研究人員開發(fā)用于生物成像的超薄光學(xué)傳感器
印度孟買理工學(xué)院(IIT-B)的一組研究人員開發(fā)了超薄的下一代光學(xué)傳感器原型,該原型可用于生物成像,可穿戴電子設(shè)備,環(huán)境監(jiān)測,國防和電信等應(yīng)用。 諸如光電探測器之類的光學(xué)傳感器可以將光線轉(zhuǎn)換成電子信號。這些傳感器被用作電信中的光開關(guān),用于在國防和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備中捕獲圖像,用于污染控制的有毒氣體監(jiān)測器以及用于可再生能源發(fā)電的光伏電池。 然而,當(dāng)前使用的常規(guī)光學(xué)傳感器是由厚硅或III-V族化合物半導(dǎo)體制成的,耗電較大。因此,它們很難在新興應(yīng)用中使用,例如可穿戴設(shè)備,柔性電子產(chǎn)品以及用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的多傳感器網(wǎng)絡(luò)。 因此,由IIT-B電氣工程學(xué)教授Saurabh Lodha領(lǐng)導(dǎo)的研究人員設(shè)計了一種超薄光學(xué)傳感器的原型,該原型使用類石墨烯的二維(2D)材料制成,該材料具有很高的光學(xué)靈敏度并且還可以發(fā)電。由于這些2D材料具有出色的電子,機械和光學(xué)特性,因此克服了常規(guī)光學(xué)傳感器的局限性。 他們的研究發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會月刊同行評審期刊《納米快報》上。 “在開始進(jìn)行原型設(shè)計之前,我們進(jìn)行了數(shù)輪理論計算。材料的厚度至關(guān)重要。我們發(fā)現(xiàn),石墨烯族中的兩種特定材料以適當(dāng)?shù)暮穸认嗷ザ询B時,會形成異質(zhì)結(jié),從而產(chǎn)生出色的光電性能,并能夠從可見光到紅外光進(jìn)行寬帶光檢測,這是無法實現(xiàn)的。該項目的主要研究人員Lodha說。 “ IIT-B的最新工作引起了設(shè)備界的極大興趣;有望為該領(lǐng)域提供一個新的方向,因為它利用了兩種不同的2D材料(僅幾原子層。┑慕唤缣幍墓饷艉湍芰渴占瘽摿。納米科學(xué)與工程中心(CeNSE)助理教授Digbijoy Nath說,我們將其稱為“層間帶隙”,據(jù)我所知,沒有人對它進(jìn)行過研究或報道過,以證明其具有可觀的太陽能電池性能和超快光電探測器。班加羅爾的印度科學(xué)研究所(IISc)不在研究范圍之內(nèi)。 理論計算是在IIT-B進(jìn)行的,澳大利亞莫納什大學(xué)(Monash University)提供了投入,原型機是在IIT-B的納米加工工廠制造的。該研究的第一作者,博士生Abin Varghese說,與孟買的塔塔基礎(chǔ)研究所合作,對傳感器的關(guān)鍵理論預(yù)測進(jìn)行了實驗驗證。 “使用低維材料進(jìn)行光電檢測的大多數(shù)研究都集中于增強一個或兩個性能參數(shù),通常以其他指標(biāo)為代價。但是,正是這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)平臺的多功能卓越性使其前景廣闊,使我們更接近于實際技術(shù)! Lodha說。 |