Theo một nghiên cứu mới đây tại Hệ thống thư viện Đại học Cornell, Mỹ cho thấy, việc tích hợp graphene vào trong cảm biến CMOS có thể giúp tăng độ phân giải và giảm nhiễu cho camera rất tốt, nhất là ứng dụng trên camera smartphone hoặc đồng hồ thông minh.

Graphene là một lớp graphite mặc dù có độ mỏng chỉ ngang một nguyên tử nhưng được biết là một trong những vật liệu cứng và bền nhất. Nhiều nghiên cứu trước đây khẳng định, graphen có thể cứng gấp 200 lần so với thép mặc dù mỏng hơn túi bọc thực phẩm tới 60.000 lần.

Không chỉ là một loại siêu vật liệu tốt và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như pin, mạch máy tính, màn hình dẻo, tế bào năng lượng hay ứng dụng mô sống, cho tới nay, graphene đã trở thành một vật liệu tiềm năng cho nhiều thiết bị và bộ phận điện tử khác trong đó có cảm biến máy ảnh.

Theo Digital Trends, tất cả nhờ tính trong suốt và khả năng truyền dẫn tốt của graphene.

Là một bộ phận mới được phát triển trong cảm biến máy ảnh kỹ thuật số, graphene đóng vai trò như một phototransistor (transitor quang điện – loại transistor có dòng điện thay đổi theo ánh sáng chiếu vào mặt tiếp giáp giữa cực thu với cực điều khiển). Graphene chỉ là một lớp của cảm biến nhưng có nhiệm vụ quan trọng khi biến ánh sáng thành dòng diện, qua đó giúp những cảm biến nhỏ có thể thu được ánh sáng và tái tạo lại thành hình ảnh có độ phân giải cao.

Mỗi điểm ảnh trên cảm biến được bảo phủ bởi một lớp graphene. Lớp này được bao phủ thêm bởi một lớp chấm lượng tử (là một tinh thể nano được làm từ vật liệu bán dẫn, chúng đủ nhỏ để có các đặc tính cơ học lượng tử). Về cơ bản, lớp chấm lượng tử ngoài cùng sẽ hấp thụ ánh sáng và truyền đi dưới dạng các electron vào trong graphene. Mạch của cảm biến sau đó sẽ phát hiện các thay đổi trong graphene, nhanh chóng biến ánh sáng thành điện năng và cho ra đời một bức ảnh kỹ thuật số.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, cảm biến sử dụng graphene đã phần nào giúp tìm ra cách thu nhỏ kích thước mỗi điểm ảnh, để chúng trở nên phù hợp hơn với cảm biến. Thông thường, nhiều điểm ảnh trên một cảm biến sẽ khiến ảnh dễ bị nhiễu hơn, đặc biệt trong điều kiện thiếu sáng. Đó cũng là lý do tại sao, kích thước cảm biến mới là yếu tố quyết định chất lượng của bức ảnh thay vì "số chấm" như nhiều người vẫn lầm tưởng.

Với loại cảm biến sử dụng graphene, các nhà khoa học khẳng định, độ nhiễu tăng không còn là vấn đề trên các dòng cảm biến CMOS hiện nay. Các nhà nghiên cứu hiện đang tiếp tục sử dụng cảm biến để tạo ra các mẫu camera thử nghiệm độ nhạy với ánh sáng tia cực tím, ánh sáng trắng cũng như tia hồng ngoại.

Với bản chất kích thước nhỏ và trong suốt, graphene có thể giúp tạo ra các mẫu cảm biến nhỏ hơn, tuy vậy trên một số mẫu máy có camera nhỏ nhưng độ phân giải cao cũng giúp xử lý ánh sáng yếu tốt hơn. Tất nhiên, ngoài graphene còn cần nhiều công nghệ và vật liệu phụ trợ liên quan để đưa cảm biến này vào ứng dụng sản xuất thương mại hóa.