Вуглецеві нанотрубки роблять оптичний сенсор гнучким і ультратонким – Physics World

Гнучкий ультратонкий оптичний датчик, який використовує вуглецеві нанотрубки для перетворення світла в електричні сигнали, був представлений Рей Кавабата та колеги. Команда з японського Університету Осаки каже, що їхній пристрій може сприяти кращим технологіям оптичного зображення.

Оптичні датчики відіграють важливу роль у сучасних технологіях обробки зображень. Поки що звичайні датчики в основному покладалися на звичайні напівпровідникові елементи для перетворення світла в електричні сигнали. Однак, щоб уникнути пошкодження, ці пристрої, як правило, встановлюються на товсті, міцні дошки, що обмежує форми поверхонь, які вони можуть відобразити зблизька.

Щоб подолати проблему, дослідники почали досліджувати можливості листових датчиків, виготовлених із гнучких органічних матеріалів. В принципі, ці датчики можуть охоплювати більш складні поверхні та відображати їх незалежно від їх форми. Проте поки що ці датчики не наблизилися до можливостей своїх більш жорстких, неорганічних аналогів.

Нестабільні транзистори

«Смуга виявлення звичайних листових оптичних датчиків є вузькою», — пояснює Осака. Тепей Аракі. «Це ускладнює для них виявлення довгохвильових (інфрачервоних до терагерцових) електромагнітних хвиль, необхідних для термічного та хімічного аналізу». Крім того, відомо, що гнучкі органічні транзистори, необхідні для їх роботи, стають нестабільними під дією світла.

Щоб подолати ці проблеми, команда звернула увагу на унікальні властивості вуглецевих нанотрубок. Вони не тільки дуже гнучкі; їх унікальна молекулярна структура також робить їх чудовими для перетворення світла в електричну енергію.

Щоб використати ці переваги, дослідники розробили техніку для друку фотодетекторів з вуглецевих нанотрубок на тонкоплівкових підкладках. Нанотрубки були леговані хімічними речовинами для подальшого підвищення їх чутливості до світла.

Лист фотосенсора

«Шляхом об’єднання фотодетекторів із вуглецевих нанотрубок і органічних транзисторів у масив на надтонкій полімерній підкладці ми розробили листовий фотосенсор, який демонструє стабільність, гнучкість і високу чутливість за кімнатної температури та на повітрі», — каже Аракі.

Команда виявила, що її датчики дуже ефективні при виявленні в широкому спектрі від видимого світла до терагерцового випромінювання. Завдяки інтеграції екрануючої структури, яка не шкодить гнучкості, вони також забезпечили надійну роботу гнучких транзисторів пристрою під час опромінення світлом. Це дозволило пристрою посилити сигнали датчиків у 10 разів.

Пристрій описується як дуже гнучкий датчик світла, який підходить для широкого спектру програм обробки зображень. «Ми розробили тонкий і м’який листовий оптичний датчик, який не пошкоджує об’єкт вимірювання», – описує Аракі.

Інтеграція Bluetooth

Потім команда інтегрувала модуль Bluetooth із датчиком, що означає, що пристрій можна використовувати віддалено.

Ультратонкі гнучкі сонячні батареї отримують підвищення ефективності

«Ми реалізували бездротову вимірювальну систему, яка може легко виявляти та зображати не лише світло, але й електромагнітні хвилі, пов’язані з теплом і молекулами», — каже Аракі.

Дослідники використали прототип свого датчика в двох успішних демонстраціях. Одна з них передбачала відчуття тепла, що виділяється людськими пальцями; а інший включає моніторинг теплого розчину цукру, коли він протікає через тонку трубку. Команда також показала, що їхній пристрій дуже міцний, оскільки він добре працював після того, як був зім’ятий у м’яч.

Тепер вони прагнуть удосконалити пристрій, щоб його можна було використовувати в широкому діапазоні програм. «Наша бездротова вимірювальна система розширює можливості методів неруйнівного контролю», — говорить Аракі. «Це може включати безконтактну візуалізацію та просту оцінку якості рідини без необхідності збирати зразки. Також очікується, що він буде використовуватися в переносних пристроях і портативних пристроях для обробки зображень».

Дослідження описано в нові матеріали.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/carbon-nanotubes-make-optical-sensor-flexible-and-ultrathin/