कार्बन नैनोट्यूब ऑप्टिकल सेंसर को लचीला और अल्ट्राथिन बनाते हैं - फिजिक्स वर्ल्ड

एक लचीला, अल्ट्राथिन ऑप्टिकल सेंसर जो प्रकाश को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने के लिए कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करता है, का अनावरण किया गया है री कावाबाता और सहकर्मी. जापान की ओसाका यूनिवर्सिटी की टीम का कहना है कि उनका उपकरण बेहतर ऑप्टिकल इमेजिंग प्रौद्योगिकियों को जन्म दे सकता है।

आधुनिक इमेजिंग प्रौद्योगिकियों में ऑप्टिकल सेंसर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अब तक, पारंपरिक सेंसर प्रकाश को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने के लिए मोटे तौर पर पारंपरिक अर्धचालक तत्वों पर निर्भर रहे हैं। हालाँकि, क्षति से बचने के लिए, इन उपकरणों को मोटे, मजबूत बोर्डों पर लगाया जाता है, जिससे सतहों के आकार सीमित हो जाते हैं, जिससे वे करीब से छवि लेने में सक्षम होते हैं।

समस्या को दूर करने के लिए, शोधकर्ताओं ने लचीली कार्बनिक सामग्रियों से बने शीट-प्रकार सेंसर द्वारा प्रस्तुत संभावनाओं का पता लगाना शुरू कर दिया है। सिद्धांत रूप में, ये सेंसर अधिक जटिल सतहों के चारों ओर लपेट सकते हैं और उनके आकार की परवाह किए बिना उनकी छवि बना सकते हैं। फिर भी, अब तक, ये सेंसर अपने अधिक कठोर, अकार्बनिक समकक्षों की क्षमताओं से मेल खाने के करीब नहीं आए हैं।

अस्थिर ट्रांजिस्टर

ओसाका बताते हैं, ''पारंपरिक शीट-प्रकार के ऑप्टिकल सेंसर की डिटेक्शन बैंडविड्थ संकीर्ण है।'' टेपेई अराकी. "इससे उनके लिए थर्मल और रासायनिक विश्लेषण के लिए आवश्यक लंबी-तरंग दैर्ध्य (इन्फ्रारेड से टेराहर्ट्ज़) विद्युत चुम्बकीय तरंगों का पता लगाना मुश्किल हो जाता है।" इसके शीर्ष पर, उनके संचालन के लिए आवश्यक लचीले कार्बनिक ट्रांजिस्टर प्रकाश द्वारा विकिरणित होने पर अस्थिर हो जाते हैं।

इन चुनौतियों पर काबू पाने के लिए, टीम ने कार्बन नैनोट्यूब के अद्वितीय गुणों पर ध्यान दिया। वे न केवल अत्यधिक लचीले हैं; उनकी अद्वितीय आणविक संरचना उन्हें प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में भी उत्कृष्ट बनाती है।

इन फायदों का फायदा उठाने के लिए, शोधकर्ताओं ने पतली-फिल्म सब्सट्रेट्स पर कार्बन नैनोट्यूब फोटोडिटेक्टर्स को प्रिंट करने के लिए एक तकनीक विकसित की। प्रकाश के प्रति उनकी संवेदनशीलता को और बेहतर बनाने के लिए नैनोट्यूब को रसायनों के साथ मिलाया गया।

फोटोसेंसर शीट

अराकी कहते हैं, "कार्बन नैनोट्यूब फोटोडिटेक्टरों और कार्बनिक ट्रांजिस्टर को एक अल्ट्रा-पतले पॉलिमर सब्सट्रेट पर एक सरणी में एकीकृत करके, हमने एक शीट-प्रकार फोटोसेंसर विकसित किया है जो कमरे के तापमान और हवा में स्थिरता, लचीलापन और उच्च संवेदनशीलता प्रदर्शित करता है।"

टीम ने पाया कि इसके सेंसर दृश्य प्रकाश से लेकर टेराहर्ट्ज़ विकिरण तक व्यापक स्पेक्ट्रम का पता लगाने में बहुत कुशल हैं। एक परिरक्षण संरचना को एकीकृत करके - जिसने लचीलेपन से समझौता नहीं किया - उन्होंने यह भी सुनिश्चित किया कि डिवाइस के लचीले ट्रांजिस्टर प्रकाश के विकिरणित होने पर भी विश्वसनीय रूप से काम करते रहें। इसने डिवाइस को सेंसर सिग्नल को 10 गुना तक बढ़ाने की अनुमति दी।

डिवाइस को अत्यधिक लचीले प्रकाश सेंसर के रूप में वर्णित किया गया है जो इमेजिंग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त है। अराकी बताते हैं, "हमने एक पतली और नरम शीट-प्रकार का ऑप्टिकल सेंसर विकसित किया है जो मापी जाने वाली वस्तु को नुकसान नहीं पहुंचाता है।"

ब्लूटूथ एकीकरण

इसके बाद टीम ने एक ब्लूटूथ मॉड्यूल को सेंसर के साथ एकीकृत किया, जिसका मतलब है कि डिवाइस को दूर से भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

अल्ट्राथिन लचीली सौर कोशिकाओं की दक्षता में वृद्धि होती है

अराकी कहते हैं, "हमने एक वायरलेस माप प्रणाली का एहसास किया है जो न केवल प्रकाश, बल्कि गर्मी और अणुओं से संबंधित विद्युत चुम्बकीय तरंगों का भी आसानी से पता लगा सकता है और उनकी छवि बना सकता है।"

शोधकर्ताओं ने दो सफल प्रदर्शनों में अपने सेंसर के प्रोटोटाइप का उपयोग किया। इनमें से एक में मानव उंगलियों द्वारा छोड़ी गई गर्मी को महसूस करना शामिल था; और दूसरे में गर्म चीनी के घोल की निगरानी करना शामिल है क्योंकि यह एक पतली ट्यूब के माध्यम से बहता है। टीम ने यह भी दिखाया कि उनका उपकरण अत्यधिक टिकाऊ है क्योंकि गेंद के रूप में मुड़ने के बाद यह अच्छा प्रदर्शन करता है।

अब उनका लक्ष्य डिवाइस को बेहतर बनाना है ताकि इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जा सके। अराकी कहते हैं, "हमारी वायरलेस माप प्रणाली गैर-विनाशकारी परीक्षण विधियों की संभावनाओं का विस्तार करती है।" “इनमें नमूने एकत्र करने की आवश्यकता के बिना गैर-संपर्क इमेजिंग और सरल तरल गुणवत्ता मूल्यांकन शामिल हो सकते हैं। इसका उपयोग पहनने योग्य उपकरणों और पोर्टेबल इमेजिंग उपकरणों में भी किए जाने की उम्मीद है।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/carbon-nanotubes-make-optical-sensor-flexible-and-ultrathin/