Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Pequim apresentaram, em 12 de dezembro de 2025, um sensor de imagem que combina técnicas de biomimetismo e circuitos de silício para registrar radiação infravermelha com resolução 4K em temperatura ambiente. O dispositivo, desenvolvido pelo grupo liderado por Ge Mu, reproduz a capacidade das cobras de detectar calor e promete reduzir custos e dimensões dos equipamentos atuais.
Como o projeto foi concebido
Sistemas de visão infravermelha disponíveis no mercado utilizam semicondutores como arseneto de índio-gálio (InGaAs) e demandam resfriamento criogênico, fatores que encarecem e limitam sua miniaturização. Para contornar essas barreiras, a equipe chinesa partiu de sensores CMOS de silício, amplamente adotados em câmeras digitais, mas naturalmente insensíveis a comprimentos de onda fora da faixa visível.
A solução foi incorporar ao chip um mecanismo de conversão ascendente. Esse processo desloca o comprimento de onda da luz infravermelha para a região visível, permitindo que pixels convencionais a registrem. O conceito se baseia no sistema termal dos répteis, que detecta variações de calor em ambientes escuros.
Estrutura de heterojunção de barreira
O núcleo do sensor é uma heterojunção de barreira composta por pontos quânticos coloidais de telureto de mercúrio (HgTe). Diferentemente de arquiteturas tradicionais, o design inclui camadas de óxido de zinco (ZnO) e de um polímero que bloqueiam o ruído térmico e deixam passar apenas os portadores de sinal. Essa configuração aumenta a sensibilidade em temperatura ambiente e elimina a necessidade de resfriamento, considerado o principal entrave para aplicações em larga escala.
Unidade emissora de luz integrada
Para transformar o sinal infravermelho em luz visível, os pesquisadores integraram ao mesmo substrato uma unidade emissora que equilibra o transporte de elétrons e lacunas. O equilíbrio acelera o fluxo de carga e melhora a eficiência da conversão, garantindo que até sinais fracos se convertam em imagens nítidas. Toda a arquitetura foi fabricada em uma pastilha CMOS padrão de 8 polegadas.
Especificações técnicas
O chip obtém resolução de 3.840 × 2.160 pixels (formato 4K) com espaçamento entre pixels de 1,55 micrômetro. Ele é sensível a duas janelas espectrais: infravermelho de ondas curtas (SWIR) e infravermelho de ondas médias (MWIR), estendendo o alcance de detecção até 4,5 micrômetros — cerca de 14 vezes além do limite da luz visível. A tecnologia também registra diferenças de temperatura através da própria pastilha de silício, recurso que reduz componentes ópticos adicionais.
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Desempenho comparado
De acordo com os resultados, o dispositivo produz imagens térmicas com qualidade superior à de equipamentos especializados que dependem de materiais menos acessíveis e resfriamento ativo. Ao operar em temperatura ambiente, o protótipo simplifica a integração com sistemas portáteis e reduz o consumo energético.
Possíveis aplicações
A equipe menciona uso imediato em manufatura inteligente, onde a detecção de defeitos por variação térmica otimiza linhas de produção. Veículos autônomos podem empregar o sensor para reconhecer obstáculos em condições de baixa luminosidade, fumaça ou neblina. Na área médica, a captura de emissões de calor corporal abre caminho para exames não invasivos. Sistemas de vigilância, robótica de busca e resgate e monitoramento ambiental também figuram entre os cenários previstos.
Próximos passos
Os pesquisadores planejam aprimorar a taxa de quadros e explorar encapsulamentos que protejam o sensor em ambientes adversos. A expectativa é que a plataforma, construída com processos compatíveis com a indústria de semicondutores, facilite a transição do laboratório para a produção em massa, reduzindo o custo por unidade e viabilizando aplicações de largo alcance.