Inovace pro zachycení obrazu

Inovativní gradientový filtr umožňuje elektrochemicky regulovat prostorový průběh absorpce a tím pružně reagovat na měnící se světelné podmínky – například při fotografování. (Reiner Voß, TU Kaiserslautern)

Dipl.-Phys. Alexander Hein (vlevo) a profesor Dr. Egbert Oesterschulze se v rámci společného projektu BMBF „gradEC“ zabývají elektricky ovladatelnými gradientovými filtry. (Reiner Voß, TU Kaiserslautern)

Kompenzace přepalování při fotografování – bez manuálního nasazování a nastavování filtrů: Díky nové technice, kterou vyvinuli fyzici z Technické univerzity Kaiserslautern (TUK), je to nyní možné. Elektricky ovládané gradientové filtry využívají takzvaný elektrochromní prvek s víceelektrodovým uspořádáním. Pokud jsou na elektrody připojeny vhodné napětí, nastaví se absorpční průběh, který je téměř libovolně nastavitelý podle své síly a směru. Výzkumníci představují svou práci mimo jiné v odborných časopisech „Solar Energy Materials and Solar Cells“ a „Optics Express“.

Pro optimální fotografování při různých světelných podmínkách, například při tmavé krajině s jasnou oblohou, je užitečné snížit jas v jasnějších částech snímku. Profesionální fotografové a videografové zde používají takzvané gradientové filtry, tedy skleněné desky s přechodem od světlé po tmavou. Takový filtr však nabízí pouze pevně daný barevný a absorpční průběh. Proto jsou potřeba gradientové filtry s různou intenzitou přechodu, aby bylo možné reagovat na měnící se světelné podmínky. Příslušný filtr musí být umístěn před objektivem a ručně nastaven: jedná se o velmi časově náročný a komplikovaný proces.

V rámci BMBF-koordinačního projektu „gradEC“ se tým kolem profesora Dr. Egberta Oesterschulze a doktora kandidáta Dipl.-Phys. Alexandra Hein zkoumá na TUK elektricky ovládané gradientové filtry. Fyzici k tomu využívají vrstvu polovodičových nanopartiklů. Na ty jsou vázány elektrochromní molekuly, jejichž optická absorpce může být řízena elektrochemicky. „Poprvé jsme u těchto prvků vyrobených v čisté místnosti (Nano Structuring Center) použili víceelektrodový systém, který umožňuje velmi flexibilně nastavovat prostorový absorpční průběh,“ vysvětluje profesor Oesterschulze, který zastává katedru fyziky a technologie nanostruktur. Pokud nyní protéká proud skrze vrstvu nanopartiklů, dojde v závislosti na místním potenciálu k řízenému zabarvení molekul a vytvoří se požadovaný absorpční gradient. Vědci jsou schopni nastavovat jak sílu, tak směr gradientu. Tato technologie by mohla být v budoucnu využívána například v kamerách nebo v displejové technologii.

Výzkumníci z TUK vyvíjejí tyto nové gradientové filtry ve spolupráci s partnery: společností Jos. Schneider Optische Werke GmbH v Bad Kreuznach (Dipl.-Phys. Haag-Pichl), Univerzitou Osnabrück (Prof. M. Haase, Ústav pro chemii nových materiálů), Fraunhofer-CAN (Centrum pro aplikovanou nanotechnologii) v Hamburku (Dr. Ch. Gimmler, Dr. Th. Schotten) a společností Matthews International GmbH (Dr. G. Jenke) ve Vredenu.

Tato studie byla zveřejněna v odborných časopisech „Solar Energy Materials and Solar Cells“ (DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110549) a „Optics Express“ (DOI: https://doi.org/10.1364/OE.393212).

Otázky zodpovídá:

Prof. Dr. Egbert Oesterschulze
Fyzika a technologie nanostruktur
Tel.: 0631 205-2680
E-mail: oester@physik.uni-kl.de