Фізики черпали натхнення у пустельних мурах для розробки фотодетектора.

Поляризаційний фотодетектор (pol-PDs) — це пристрій, що вимірює характеристики світла, пов'язані з його поляризацією. Поляризація описує напрямок коливань електричного поля світлової хвилі. Ця інформація є важливою для аналізу властивостей об'єктів, що взаємодіють зі світлом.

Приклад використання поляризації — сонцезахисні окуляри з поляризаційними лінзами. Вони блокують частину сонячного випромінювання та зменшують відблиски на воді, вікнах та інших відбивних поверхнях завдяки спеціальному покриттю, яке відсікає світло з певним напрямком поляризації.

Поляризаційні фотодетектори використовують у геологічному дистанційному зондуванні, комп'ютерному зорі та медицині. Проте такі пристрої зазвичай потребують громіздких і складних оптичних компонентів, що ускладнює їх інтеграцію в уже існуючі прилади та технологічні ланцюги.

Поляризаційна візуалізація має безліч переваг: вона дозволяє здійснювати багатовимірне виявлення, забезпечує високу точність, контрастність та ефективно працює в умовах, ускладнених туманом. Тому дослідники шукають способи зменшення розмірів поляризаційних фотодетекторів.

Команда фізиків надихнулася здатністю пустельних мурах-бігунків роду Cataglyphis розрізняти поляризацію світла. Завдяки цій особливості мурахи можуть повертатися до своїх гнізд, орієнтуючись за денним небом, навіть якщо на їхньому шляху немає фізичних орієнтирів. Їхні складні фасеткові очі дозволяють сприймати поляризоване випромінювання сонця.

Дослідники відтворили цю здатність у своєму поляризаційному фотодетекторі. Вони використовували метод одноетапної нанопечатної кристалізації, щоб виготовити висококристалічну перовскітну одношарову плівку з масивами решіток, орієнтованими в чотирьох напрямках.

Їхній новий метод і біологічно натхненна структура поверхні дозволили створити компактний поляризаційний фотодетектор, який забезпечує запис даних за один цикл і формуються прямо на чипі з усіма необхідними елементами для обробки інформації. Як результат, пристрій не потребує додаткових оптичних компонентів для роботи з поляризацією. Дослідження, проведене під керівництвом професора Лі Мінчжу (Li Mingzhu), опубліковане в журналі Science Advances.

Крім того, нанопечатна кристалізація може стати універсальним підходом до створення візерункових перовскітних одношарових плівок з високою оптоелектронною продуктивністю та покращеною здатністю керувати світлом. Ця технологія відкриває можливості для створення інших біологічно натхненних поляризаційних фотодетекторів.