Le photocapteur à points quantiques écologique le plus performant au monde, sans source d'alimentation externe requise

(Actualités Nanowerk) À l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST), le professeur Ji-woong Yang du Département des sciences et de l'ingénierie énergétiques a réalisé un exploit révolutionnaire. En collaboration avec l'équipe du professeur Moon-kee Choi du département de génie des nouveaux matériaux de l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan et le groupe du professeur Dae-hyeong Kim du département de génie chimique et biomoléculaire de l'université nationale de Séoul, ils ont développé le système écologique le plus avancé au monde. point quantique capteur photo. Remarquablement, cet appareil fonctionne sans aucune alimentation externe, exploitant l’effet photovoltaïque pour une mesure stable du signal lumineux. Ces résultats ont été publiés dans ACS Nano (« Photodétecteurs à points quantiques Cu-In-Se ultra-minces auto-alimentés sans métaux lourds pour la surveillance de la santé des appareils portables »). Résumé graphique de l'œuvre. (Image : DGIST) Cette innovation est particulièrement pertinente aujourd'hui, alors que le vieillissement de la population et la pandémie de COVID-19 amplifient le besoin de dispositifs de surveillance des soins de santé pouvant être portés confortablement pendant de longues périodes. Les photocapteurs traditionnels à base de silicium, souvent jugés trop lourds et rigides pour être portés à long terme, ont du mal à capturer avec précision les signaux biométriques en raison de leur incapacité à maintenir un contact étroit avec la peau. Dans le cadre d'une avancée scientifique significative, le prix Nobel de chimie de cette année a honoré trois scientifiques pour leurs travaux pionniers sur les points quantiques, éléments constitutifs de la nanoscience. Ces particules semi-conductrices ultra-petites, mesurant seulement des nanomètres, possèdent des propriétés optiques et électriques supérieures à celles des semi-conducteurs conventionnels. Cela permet une séparation plus rapide des électrons et des trous d’électrons, ce qui les rend idéaux pour les applications de photocapteurs. Cependant, la plupart des photocapteurs à points quantiques étudiés dans les recherches actuelles sont des structures épaisses à l’échelle micrométrique contenant souvent des métaux lourds toxiques comme le sulfure de plomb, ce qui les rend impropres à la technologie portable. Défiant les hypothèses générales sur les performances inférieures des points quantiques écologiques, l’équipe de recherche a révolutionné ce domaine. Ils ont amélioré les propriétés électriques des points quantiques de cuivre-indium-séléniure (Cu-In-Se), exempts de métaux lourds, grâce à un contrôle méticuleux de leur taille et de leur composition. De plus, ils ont développé une couche de transfert de charge hybride organique-inorganique innovante adaptée à ces points quantiques, aboutissant à un photocapteur écologique qui surpasse ses homologues toxiques. Le photocapteur à points quantiques respectueux de l'environnement de l'équipe présente des performances exceptionnelles avec une couche d'absorption de points quantiques d'environ 40 nanomètres. Il démontre également des capacités remarquables de détection de la lumière sans avoir besoin d’une source d’alimentation externe, ce qui le rend parfaitement adapté aux applications de photocapteurs portables. Les chercheurs ont encore étendu cette technologie en créant un capteur de pouls portable. Ce capteur combine le capteur photo avec une source de lumière sur un substrat polymère flexible, garantissant un fonctionnement stable même sous une courbure importante et lors de diverses activités physiques comme la marche et la course. Dans ses commentaires, le professeur Ji-woong Yang de la DGIST a souligné le succès du développement d'un photocapteur à points quantiques écologique de haute performance grâce à un contrôle structurel stratégique et à une optimisation des couches. Pendant ce temps, le professeur Moon-kee Choi de l'UNIST a envisagé diverses applications pour cette technologie, allant des caméras lidar et infrarouges aux systèmes de surveillance des soins de santé portables de nouvelle génération, grâce à sa conception ultra fine et très flexible et à son indépendance par rapport aux sources d'alimentation externes.

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• La source: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=64218.php