Углеродные нанотрубки делают оптический датчик гибким и ультратонким

Гибкий ультратонкий оптический датчик, использующий углеродные нанотрубки для преобразования света в электрические сигналы, был представлен Рей Кавабата и коллеги. Команда японского университета Осаки утверждает, что их устройство может привести к улучшению технологий оптической визуализации.

Оптические датчики играют жизненно важную роль в современных технологиях обработки изображений. До сих пор традиционные датчики в основном полагались на обычные полупроводниковые элементы для преобразования света в электрические сигналы. Однако, чтобы избежать повреждений, эти устройства, как правило, монтируют на толстых и прочных досках, что ограничивает формы поверхностей, которые они могут отображать крупным планом.

Чтобы решить эту проблему, исследователи начали изучать возможности, предоставляемые датчиками листового типа, изготовленными из гибких органических материалов. В принципе, эти датчики могут охватывать более сложные поверхности и отображать их независимо от их формы. Однако до сих пор эти датчики не приблизились к возможностям своих более жестких неорганических аналогов.

Нестабильные транзисторы

«Пропускная способность обычных оптических датчиков листового типа узка», — объясняет представитель Осаки. Теппей Араки. «Это затрудняет обнаружение длинноволновых (от инфракрасного до терагерцового диапазона) электромагнитных волн, необходимых для термического и химического анализа». Кроме того, известно, что гибкие органические транзисторы, необходимые для их работы, становятся нестабильными при облучении светом.

Чтобы преодолеть эти проблемы, команда обратилась к уникальным свойствам углеродных нанотрубок. Они не только очень гибкие; их уникальная молекулярная структура также делает их превосходными в преобразовании света в электрическую энергию.

Чтобы использовать эти преимущества, исследователи разработали метод печати фотодетекторов из углеродных нанотрубок на тонкопленочные подложки. Нанотрубки были легированы химическими веществами для дальнейшего улучшения их чувствительности к свету.

Фотосенсорный лист

«Объединив фотодетекторы из углеродных нанотрубок и органические транзисторы в массив на ультратонкой полимерной подложке, мы разработали фотосенсор листового типа, который демонстрирует стабильность, гибкость и высокую чувствительность при комнатной температуре и на воздухе», — говорит Араки.

Команда обнаружила, что ее датчики очень эффективны при обнаружении в широком спектре — от видимого света до терагерцового излучения. Интегрировав экранирующую структуру, которая не поставила под угрозу гибкость, они также гарантировали, что гибкие транзисторы устройства продолжат надежно работать при облучении светом. Это позволило устройству усиливать сигналы датчиков в 10 раз.

Устройство описывается как очень гибкий датчик освещенности, который подходит для широкого спектра применений в области визуализации. «Мы разработали тонкий и мягкий оптический датчик листового типа, который не повреждает измеряемый объект», — описывает Араки.

Bluetooth-интеграция

Затем команда интегрировала модуль Bluetooth с датчиком, что означает, что устройство можно использовать удаленно.

Ультратонкие гибкие солнечные элементы повышают эффективность

«Мы реализовали беспроводную измерительную систему, которая может легко обнаруживать и отображать не только свет, но и электромагнитные волны, связанные с теплом и молекулами», — говорит Араки.

Исследователи использовали прототип своего датчика в двух успешных демонстрациях. Один из них заключался в ощущении тепла, исходящего от человеческих пальцев; а другой предполагает наблюдение за теплым раствором сахара, протекающим через тонкую трубку. Команда также показывает, что их устройство очень долговечно, поскольку оно хорошо работает даже после того, как его сжали в комок.

Теперь они стремятся улучшить устройство, чтобы его можно было использовать в широком спектре приложений. «Наша беспроводная система измерения расширяет возможности методов неразрушающего контроля», — говорит Араки. «Они могут включать бесконтактную визуализацию и простую оценку качества жидкости без необходимости сбора образцов. Ожидается, что он также будет использоваться в носимых устройствах и портативных устройствах обработки изображений».

Исследование описано в Передовые материалы.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/carbon-nanotubes-make-optical-sensor-flexible-and-ultrathin/