Sensori ultra-sensibili vedono attraverso nebbia e fumo

Il nuovo fotodetettore organico sarà utile per guida autonoma e droni. Test superati anche in condizioni estreme

In ambienti con bassa visibilità, come strade montane, autostrade o piste aeroportuali, sistemi visivi e sensori convenzionali spesso falliscono. La presenza di nebbia fitta o fumo riduce drasticamente il segnale utile, rendendo complicata l’individuazione di ostacoli o pedoni. Le tecnologie basate sulla luce visibile, i sensori LiDAR e le camere a infrarossi subiscono un crollo del rapporto segnale-rumore in queste condizioni. Un gruppo di scienziati guidato dal dottor Min-Chul Park, presso il Center for Quantum Technology, ha però sviluppato un fotodetettore organico ad altissima sensibilità capace di lavorare anche in ambienti con forte diffusione luminosa. Il dispositivo garantisce prestazioni stabili e a bassissimo rumore, rivoluzionando la sicurezza visiva in settori chiave come guida autonoma, aviazione, droni e trasporti intelligenti. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Advanced Materials.

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Rilevamento ad alte prestazioni anche in presenza di nebbia e fumo

Il nuovo sensore è stato testato in ambienti artificiali ricreati in laboratorio, che simulavano nebbia e fumo realistici. Durante i test, il team ha utilizzato immagini a pixel singolo per ricostruire con precisione oggetti e ostacoli non visibili con i sensori tradizionali.
“È il primo sistema sperimentale hardware in grado di migliorare la visibilità in condizioni simili a quelle reali”, spiega il team. Questo traguardo segue il precedente sviluppo, sempre da parte del gruppo, di un software basato su intelligenza artificiale per la rimozione della nebbia, premiato al CES 2025. Ora, i ricercatori puntano a integrare le due soluzioni – hardware e software – in un unico sistema avanzato per la sicurezza visiva applicabile su auto autonome, droni di sorveglianza e infrastrutture stradali.

La tecnologia chiave: strato elettronico a bassa corrente di rumore

L’elemento centrale dell’innovazione è una monostrato auto-assemblato chiamato 3PAFCN, progettato per bloccare elettronicamente correnti parassite. Questo strato speciale ha un alto livello di energia superficiale e una struttura molecolare studiata per ridurre le trappole di carica che causano rumore nei dispositivi optoelettronici. Il risultato è un valore record di corrente di rumore, pari a 2,18 femtoampere, che conferisce al sensore una sensibilità superiore rispetto ai fotodetettori al silicio attualmente in commercio.
Inoltre, il dispositivo raggiunge la più alta detectivity mai registrata tra gli OPD (Organic Photodetectors) nella banda del vicino infrarosso (NIR), offrendo ottime prospettive per l’industrializzazione del prodotto su larga scala.

Esperimenti in condizioni estreme: visione precisa anche al buio

Nel laboratorio del team, il sensore è stato sottoposto a test in condizioni di luce estremamente bassa. In queste situazioni, i sensori convenzionali risultavano completamente inutili. Il nuovo OPD, invece, è riuscito a rilevare segnali ottici invisibili all’occhio umano e a ricostruire le sagome degli oggetti con nitidezza.
“Questo fotodetettore organico a bassissimo rumore consente un rilevamento preciso anche in presenza di nebbia densa”, ha spiegato il dottor Min-Chul Park del Korea Institute of Science and Technology (KIST). “È perfetto per i sistemi di visione assistita nelle auto autonome, nella diagnostica medica e nella sicurezza”.

Bassi consumi e massima versatilità: un sensore per ogni piattaforma

Uno dei punti di forza di questo sensore è la compatibilità con substrati flessibili, che permette di applicarlo su molte superfici, come veicoli, infrastrutture stradali, droni e dispositivi mobili. Il consumo energetico molto contenuto consente di integrarlo in piattaforme leggere e autonome, superando così i limiti imposti dai tradizionali sensori ottici.
Grazie alla sua versatilità e affidabilità, il fotodetettore organico rappresenta una promettente soluzione per sistemi intelligenti di trasporto e applicazioni avanzate in settori dove la visibilità è compromessa.

Fonte:
Advanced Materials