Innovazione per la cattura delle immagini

Il filtro a gradiente innovativo consente di regolare eletrochimicamente l'andamento spaziale dell'assorbimento e quindi di rispondere in modo flessibile alle condizioni di illuminazione variabili - ad esempio durante la fotografia. (Reiner Voß, TU Kaiserslautern)

Dipl.-Phys. Alexander Hein (a sinistra) e il Professor Dr. Egbert Oesterschulze si occupano, nell'ambito del progetto congiunto BMBF "gradEC", di filtri a gradiente controllabili elettricamente. (Reiner Voß, TU Kaiserslautern)

Compensare l'esposizione eccessiva durante la fotografia – senza applicare e regolare manualmente filtri: Grazie a una nuova tecnologia sviluppata dai fisici dell'Università Tecnica di Kaiserslautern (TUK), ora è possibile. I filtri a gradiente controllati elettricamente utilizzano un cosiddetto elemento elettrocromico con una disposizione multielettrodo. Quando vengono applicate tensioni appropriate agli elettrodi, si stabilisce un andamento di assorbimento che può essere regolato quasi a piacere in intensità e direzione. I ricercatori presentano il loro lavoro, tra l'altro, nelle riviste specializzate "Solar Energy Materials and Solar Cells" e "Optics Express".

Per poter fotografare in modo ottimale in condizioni di luce diverse, come ad esempio un paesaggio oscuro con cielo soleggiato, è utile ridurre la luminosità nelle aree più luminose dell'immagine. Fotografi e videografi professionisti utilizzano a tal fine cosiddetti filtri a gradiente, cioè lastre di vetro con un andamento di luminosità chiara-scura. Tuttavia, un tale filtro offre solo un andamento di colore e assorbimento predefinito. Di conseguenza, sono necessari filtri a gradiente con varia intensità di andamento per rispondere alle condizioni di luce variabili. Il filtro appropriato deve essere montato davanti all'obiettivo e regolato manualmente: un'operazione molto lunga e complicata.

Presso la TUK, il team guidato dal Professor Dr. Egbert Oesterschulze e dal dottorando Dipl.-Phys. Alexander Hein si occupa, nell'ambito del progetto congiunto BMBF "gradEC", di filtri a gradiente controllati elettricamente. I fisici utilizzano uno strato di nanoparticelle semiconduttive. A queste sono legate molecole elettrocromiche, la cui assorbimento ottico può essere controllato elettrochimicamente. "Per la prima volta, abbiamo utilizzato in questi componenti realizzati in ambiente sterile (Nano Structuring Center) un sistema multielettrodo per poter regolare molto flessibilmente l'andamento spaziale dell'assorbimento", spiega il Professor Oesterschulze, che ricopre la cattedra di Fisica e Tecnologia delle Nanostrutture. Quando una corrente scorre attraverso lo strato di nanoparticelle, si verifica, a seconda del potenziale locale, una colorazione controllabile delle molecole e si forma il gradiente di assorbimento desiderato. I ricercatori sono in grado di regolare sia l'intensità che la direzione del gradiente. La tecnologia potrebbe essere utilizzata in futuro, ad esempio, nelle fotocamere o nella tecnologia dei display.

I ricercatori della TUK sviluppano i nuovi filtri a gradiente in stretta collaborazione con i seguenti partner: Jos. Schneider Optische Werke GmbH a Bad Kreuznach (Dipl.-Phys. Haag-Pichl), Università di Osnabrück (Prof. M. Haase, Istituto di Chimica di Nuovi Materiali), Fraunhofer-CAN (Centro per la Nanotecnologia Applicata) ad Amburgo (Dr. Ch. Gimmler, Dr. Th. Schotten) e Matthews International GmbH (Dr. G. Jenke) a Vreden.

Lo studio è stato pubblicato nelle riviste specializzate "Solar Energy Materials and Solar Cells" (DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110549) e "Optics Express" (DOI: https://doi.org/10.1364/OE.393212).

Domande a cui risponde:

Prof. Dr. Egbert Oesterschulze
Fisica e Tecnologia delle Nanostrutture
Tel.: 0631 205-2680
E-mail: oester@physik.uni-kl.de