碳纳米管使光学传感器变得灵活且超薄 – 物理世界

一种灵活的超薄光学传感器，使用碳纳米管将光转换成电信号 川端丽和同事。日本大阪大学的研究小组表示，他们的设备可以带来更好的光学成像技术。

光学传感器在现代成像技术中发挥着至关重要的作用。到目前为止，传统传感器广泛依赖传统半导体元件将光转换为电信号。然而，为了避免损坏，这些设备往往安装在厚而坚固的板上，限制了它们能够近距离成像的表面形状。

为了克服这个问题，研究人员已经开始探索由柔性有机材料制成的片状传感器所带来的可能性。原则上，这些传感器可以包裹更复杂的表面并对其进行成像，无论其形状如何。然而到目前为止，这些传感器的功能还无法与更坚硬的无机传感器相媲美。

不稳定的晶体管

“传统片状光学传感器的检测带宽很窄，”Osaka 解释道。 荒木彻平。 “这使得他们很难检测到热分析和化学分析所需的长波长（红外到太赫兹）电磁波。”除此之外，众所周知，运行所需的柔性有机晶体管在受到光照射时会变得不稳定。

为了克服这些挑战，该团队研究了碳纳米管的独特性能。它们不仅高度灵活，而且非常灵活。它们独特的分子结构也使它们能够出色地将光能转化为电能。

为了利用这些优势，研究人员开发了一种将碳纳米管光电探测器印刷到薄膜基板上的技术。纳米管中掺杂了化学物质，以进一步提高它们对光的敏感性。

光敏片

“通过将碳纳米管光电探测器和有机晶体管集成在超薄聚合物基板上的阵列中，我们开发了一种片状光电传感器，它在室温和空气中表现出稳定性、灵活性和高灵敏度，”Araki 说。

该团队发现其传感器在从可见光到太赫兹辐射的宽光谱检测方面非常有效。通过集成屏蔽结构（不会影响灵活性），他们还确保了设备的柔性晶体管在光照射下继续可靠地运行。这使得该设备能够将传感器信号放大 10 倍。

该器件被描述为高度灵活的光传感器，适用于各种成像应用。 “我们开发了一种薄而柔软的片状光学传感器，不会损坏被测量的物体，”荒木介绍道。

蓝牙集成

随后，该团队将蓝牙模块与传感器集成在一起，这意味着该设备可以远程使用。

超薄柔性太阳能电池效率提升

“我们已经实现了一种无线测量系统，不仅可以轻松检测和成像光，还可以检测与热和分子相关的电磁波，”荒木说。

研究人员在两次成功的演示中使用了他们的传感器原型。其中之一涉及感知人类手指发出的热量；另一项涉及监测流过细管的温热糖溶液。该团队还表明，他们的设备非常耐用，因为它在被揉成球后表现良好。

他们现在的目标是改进该设备，使其能够用于更广泛的应用。 “我们的无线测量系统扩展了无损检测方法的可能性，”荒木说。 “这些可能包括非接触式成像和无需收集样本的简单液体质量评估。它还有望用于可穿戴设备和便携式成像设备。”

该研究描述于 先进材料.

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