Zaradi ogljikovih nanocevk je optični senzor prožen in ultra tanek – Physics World

Prilagodljiv, ultratanek optični senzor, ki uporablja ogljikove nanocevke za pretvorbo svetlobe v električne signale, je predstavil Rei Kawabata in sodelavci. Ekipa z japonske univerze v Osaki pravi, da bi njihova naprava lahko vodila do boljših tehnologij optičnega slikanja.

Optični senzorji igrajo ključno vlogo v sodobnih tehnologijah slikanja. Doslej so se konvencionalni senzorji na splošno zanašali na običajne polprevodniške elemente za pretvorbo svetlobe v električne signale. Da bi se izognili poškodbam, pa so te naprave običajno nameščene na debele, čvrste plošče, kar omejuje oblike površin, ki jih lahko prikažejo od blizu.

Da bi rešili težavo, so raziskovalci začeli raziskovati možnosti, ki jih ponujajo ploščati senzorji iz prožnih organskih materialov. Načeloma se lahko ti senzorji ovijejo okoli kompleksnejših površin in jih slikajo ne glede na njihovo obliko. Vendar se ti senzorji doslej še niso približali zmogljivostim svojih bolj togih, anorganskih dvojnikov.

Nestabilni tranzistorji

»Pasovna širina zaznavanja običajnih ploščatih optičnih senzorjev je ozka,« pojasnjuje Osaka Teppei Araki. "To jim otežuje odkrivanje dolgovalovnih (infrardečih do terahercev) elektromagnetnih valov, potrebnih za toplotno in kemično analizo." Poleg tega je znano, da prožni organski tranzistorji, potrebni za njihovo delovanje, postanejo nestabilni, ko jih obseva svetloba.

Za premagovanje teh izzivov je ekipa iskala edinstvene lastnosti ogljikovih nanocevk. Ne samo, da so zelo prilagodljivi; zaradi svoje edinstvene molekularne strukture so tudi odlični pri pretvarjanju svetlobe v električno energijo.

Da bi izkoristili te prednosti, so raziskovalci razvili tehniko za tiskanje fotodetektorjev ogljikovih nanocevk na tankoplastne substrate. Nanocevke so bile dopirane s kemikalijami, da bi dodatno izboljšale njihovo občutljivost na svetlobo.

Fotosenzorska plošča

»Z integracijo fotodetektorjev iz ogljikovih nanocevk in organskih tranzistorjev v niz na ultratankem polimernem substratu smo razvili fotosenzor v obliki pločevine, ki kaže stabilnost, prožnost in visoko občutljivost pri sobni temperaturi in na zraku,« pravi Araki.

Ekipa je ugotovila, da so njeni senzorji zelo učinkoviti pri zaznavanju v širokem spektru od vidne svetlobe do teraherčnega sevanja. Z integracijo zaščitne strukture – ki ni ogrozila prožnosti – so tudi zagotovili, da so prožni tranzistorji naprave še naprej zanesljivo delovali, ko jih obseva svetloba. To je napravi omogočilo, da ojača signale senzorjev za faktor 10.

Naprava je opisana kot zelo prilagodljiv svetlobni senzor, ki je primeren za široko paleto slikovnih aplikacij. "Razvili smo tanek in mehak optični senzor v obliki pločevine, ki ne poškoduje predmeta, ki ga je treba izmeriti," opisuje Araki.

Bluetooth integracija

Ekipa je nato integrirala modul Bluetooth s senzorjem, kar pomeni, da je napravo mogoče uporabljati na daljavo.

Ultratanke fleksibilne sončne celice so dobile večjo učinkovitost

"Uresničili smo brezžični merilni sistem, ki zlahka zazna in posname ne le svetlobo, ampak tudi elektromagnetne valove, povezane s toploto in molekulami," pravi Araki.

Raziskovalci so uporabili prototip svojega senzorja v dveh uspešnih predstavitvah. Eden je vključeval zaznavanje toplote, ki jo oddajajo človeški prsti; drugi vključeni pa vključujejo spremljanje tople raztopine sladkorja, ko je tekla skozi tanko cev. Ekipa je tudi pokazala, da je njihova naprava zelo vzdržljiva, saj se je dobro obnesla, ko so jo zmečkali v žogico.

Zdaj želijo izboljšati napravo, tako da jo bo mogoče uporabljati v številnih aplikacijah. »Naš brezžični merilni sistem razširja možnosti nedestruktivnih metod testiranja,« pravi Araki. »To bi lahko vključevalo brezkontaktno slikanje in preproste ocene kakovosti tekočin brez potrebe po zbiranju vzorcev. Pričakuje se tudi, da se bo uporabljal v nosljivih napravah in prenosnih napravah za slikanje.

Raziskava je opisana v Napredni materiali.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/carbon-nanotubes-make-optical-sensor-flexible-and-ultrathin/