カーボンナノチューブにより光学センサーが柔軟かつ超薄型に – Physics World

カーボンナノチューブを使用して光を電気信号に変換する柔軟な超薄型光センサーが、 川端れいさんとその仲間たち。日本の大阪大学のチームは、彼らのデバイスがより優れた光学イメージング技術につながる可能性があると述べている。

光学センサーは、最新のイメージング技術において重要な役割を果たしています。これまで、従来のセンサーは光を電気信号に変換するために従来の半導体素子に広く依存してきました。ただし、損傷を避けるために、これらのデバイスは厚くて頑丈なボードに取り付けられる傾向があり、近くで撮影できる表面の形状が制限されます。

この問題を克服するために、研究者たちは、柔軟な有機材料で作られたシート型センサーがもたらす可能性を探り始めました。原理的には、これらのセンサーはより複雑な表面を包み込み、その形状に関係なく画像化することができます。しかし、これまでのところ、これらのセンサーは、より硬質で無機的なセンサーの機能に匹敵するものには達していません。

不安定なトランジスタ

「従来のシート型光センサーは検出帯域が狭いのです」と大坂氏は説明する。 荒木哲平。 「そのため、熱分析や化学分析に必要な長波長（赤外線からテラヘルツ）の電磁波を検出することが困難になります。」さらに、その動作に必要なフレキシブル有機トランジスタは、光が照射されると不安定になることが知られています。

これらの課題を克服するために、チームはカーボン ナノチューブのユニークな特性に注目しました。柔軟性が高いだけではありません。また、その独特な分子構造により、光を電気エネルギーに変換する能力にも優れています。

これらの利点を活用するために、研究者らはカーボンナノチューブ光検出器を薄膜基板上に印刷する技術を開発した。ナノチューブには化学物質がドープされ、光に対する感度がさらに向上しました。

フォトセンサーシート

「極薄ポリマー基板上にカーボンナノチューブ光検出器と有機トランジスタをアレイ状に集積することで、室温および空気中で安定性、柔軟性、高感度を示すシート型光センサーを開発しました」と荒木氏は語る。

研究チームは、そのセンサーが可視光からテラヘルツ放射までの広いスペクトルにわたって検出において非常に効率的であることを発見した。柔軟性を損なうことのないシールド構造を統合することで、デバイスのフレキシブル トランジスタが光が照射されても確実に動作し続けることも保証しました。これにより、デバイスはセンサー信号を 10 倍に増幅できるようになりました。

このデバイスは、幅広いイメージング用途に適した柔軟性の高い光センサーとして説明されています。 「測定対象物を傷つけない、薄くて柔らかいシート状の光センサーを開発しました」と荒木氏は語る。

Bluetoothの統合

次にチームは Bluetooth モジュールとセンサーを統合しました。これは、デバイスをリモートで使用できることを意味します。

極薄フレキシブル太陽電池の効率向上

「光だけでなく、熱や分子に関係する電磁波も簡単に検出・画像化できる無線計測システムを実現しました」と荒木氏は語る。

研究者らはセンサーのプロトタイプを使用して 2 つのデモンストレーションを成功させました。 1 つは人間の指から発せられる熱を感知することです。もう 1 つは、細い管の中を流れる温かい砂糖溶液を監視することです。研究チームはまた、丸めてボールにした後も良好に動作したため、デバイスが非常に耐久性があることも示しました。

彼らは現在、この装置を改良して、幅広い用途に使用できるようにすることを目指している。 「当社のワイヤレス測定システムは、非破壊検査法の可能性を広げます」と荒木氏は言います。 「これらには、非接触イメージングや、サンプルを収集する必要のない簡単な液体品質評価が含まれる可能性があります。ウェアラブルデバイスやポータブルイメージングデバイスへの利用も期待されています。」

研究はで説明されています 先端材料.

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