Maailman tehokkain ympäristöystävällinen kvanttipistevalosensori ilman ulkoista virtalähdettä

Maailman tehokkain ympäristöystävällinen kvanttipistevalosensori ilman ulkoista virtalähdettä

Aikaleima: 8. joulukuuta 2023 6
Lähdesolmu: 3001715
Joulukuu 08, 2023

(Nanowerk-uutiset) Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) energiatieteen ja tekniikan laitoksen professori Ji-woong Yang on saavuttanut uraauurtavan saavutuksen. Yhteistyössä professori Moon-kee Choin tiimin kanssa Ulsanin kansallisen tiede- ja teknologiainstituutin uusien materiaalien tekniikan osastolla ja professori Dae-hyeong Kimin ryhmän kanssa Soulin kansallisen yliopiston kemian ja biomolekyylitekniikan laitoksella he ovat kehittäneet maailman edistyksellisimmän ympäristöystävällisen kvanttipiste valosensori. Huomattavaa on, että tämä laite toimii ilman ulkoista virtalähdettä hyödyntäen aurinkosähkövaikutusta vakaaseen valosignaalin mittaukseen. Nämä tulokset on julkaistu vuonna ACS Nano ("Ultraohut itsetoimiset raskasmetallittomat Cu-In-Se Quantum Dot -valotunnistimet puetettaviin terveyden seurantaan"). Ympäristöystävällinen Quantum Dot -valoanturi Teoksen graafinen abstrakti. (Kuva: DGIST) Tämä innovaatio on erityisen tärkeä nykyään, kun väestön ikääntyminen ja COVID-19-pandemia lisäävät tarvetta terveydenhuollon seurantalaitteille, joita voidaan käyttää mukavasti pitkiä aikoja. Perinteiset piipohjaiset valosensorit, joita pidetään usein liian painavina ja jäykinä pitkäaikaiseen käyttöön, kamppailevat sieppaamaan biometrisiä signaaleja tarkasti, koska ne eivät pysty ylläpitämään läheistä ihokosketusta. Merkittävänä tieteellisenä edistysaskeluna tämän vuoden kemian Nobel-palkinto palkittiin kolmelle tiedemiehelle uraauurtavasta työstään kvanttipisteiden, nanotieteen rakennuspalikoiden, parissa. Näillä erittäin pienillä, vain nanometrejä mittaavilla puolijohdehiukkasilla on ylivertaiset optiset ja sähköiset ominaisuudet verrattuna perinteisiin puolijohteisiin. Tämä mahdollistaa nopeamman elektronien ja elektronien reikien erottamisen, mikä tekee niistä ihanteellisia valoanturisovelluksiin. Useimmat nykyisen tutkimuksen kvanttipistevaloanturit ovat kuitenkin paksuja, mikrometrin mittakaavassa olevia rakenteita, jotka sisältävät usein myrkyllisiä raskasmetalleja, kuten lyijysulfidia, mikä tekee niistä sopimattomia puettavalle teknologialle. Uhkaamalla yleisiä oletuksia ympäristöystävällisten kvanttipisteiden huonosta suorituskyvystä, tutkimusryhmä on mullistanut tämän alueen. Ne paransivat raskasmetalleista vapaiden kupari-indium-selenidi (Cu-In-Se) kvanttipisteiden sähköisiä ominaisuuksia niiden koon ja koostumuksen huolellisen hallinnan avulla. Lisäksi he kehittivät näille kvanttipisteille räätälöidyn innovatiivisen orgaanisen-epäorgaanisen hybridivarauksensiirtokerroksen, joka huipentui ympäristöystävälliseen valoanturiin, joka ylittää myrkylliset kollegansa. Tiimin ympäristöystävällinen kvanttipistevalosensori on poikkeuksellisen tehokas vain noin 40 nanometrin kvanttipisteabsorptiokerroksen kanssa. Se osoittaa myös merkittäviä valontunnistusominaisuuksia ilman ulkoista virtalähdettä, mikä tekee siitä erittäin sopivan puettavien valoantureiden sovelluksiin. Tutkijat laajensivat tätä tekniikkaa edelleen luomalla puettavan pulssianturin. Tämä anturi yhdistää valonlähteen joustavalle polymeerisubstraatille, mikä varmistaa vakaan toiminnan myös merkittävissä kaarevissa ja erilaisissa fyysisissa aktiviteetteissa, kuten kävely ja juoksu. Kommenteissaan DGIST:n professori Ji-woong Yang korosti menestystä korkean suorituskyvyn ympäristöystävällisen kvanttipistevalosensorin kehittämisessä strategisen rakenteellisen ohjauksen ja kerrosten optimoinnin avulla. Sillä välin UNISTin professori Moon-kee Choi visioi tälle tekniikalle erilaisia ​​sovelluksia, jotka vaihtelevat lidar- ja infrapunakameroista seuraavan sukupolven puetettaviin terveydenhuollon valvontajärjestelmiin sen erittäin ohuen, erittäin joustavan suunnittelun ja ulkoisista virtalähteistä riippumattomuuden ansiosta.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Nanowerk