Il fotosensore a punti quantici ecologico più performante al mondo che non richiede alcuna fonte di alimentazione esterna

(Notizie Nanowerk) Presso l'Istituto di scienza e tecnologia di Daegu Gyeongbuk (DGIST), il professor Ji-woong Yang del Dipartimento di scienza e ingegneria energetica ha compiuto un'impresa rivoluzionaria. Collaborando con il team del professor Moon-kee Choi presso il Dipartimento di ingegneria dei nuovi materiali dell'Istituto nazionale di scienza e tecnologia di Ulsan e con il gruppo del professor Dae-hyeong Kim presso il Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare dell'Università nazionale di Seoul, hanno sviluppato il sistema ecologico più avanzato al mondo punto quantico Sensore fotografico. Sorprendentemente, questo dispositivo funziona senza alcuna alimentazione esterna, sfruttando l'effetto fotovoltaico per una misurazione stabile del segnale luminoso. Questi risultati sono stati pubblicati in ACS Nano ("Fotorilevatori ultrasottili autoalimentati a punti quantici Cu-In-Se privi di metalli pesanti per il monitoraggio della salute indossabile"). Estratto grafico dell'opera. (Immagine: DGIST) Questa innovazione è particolarmente rilevante oggi, poiché l’invecchiamento della popolazione e la pandemia di COVID-19 amplificano la necessità di dispositivi di monitoraggio sanitario che possano essere indossati comodamente per periodi prolungati. I tradizionali fotosensori a base di silicio, spesso ritenuti troppo pesanti e rigidi per essere indossati a lungo termine, faticano a catturare con precisione i segnali biometrici a causa della loro incapacità di mantenere uno stretto contatto con la pelle. Rappresentando un significativo progresso scientifico, il Premio Nobel per la Chimica di quest'anno ha onorato tre scienziati per il loro lavoro pionieristico sui punti quantici, gli elementi costitutivi della nanoscienza. Queste particelle semiconduttrici ultra-piccole, che misurano solo nanometri, possiedono proprietà ottiche ed elettriche superiori rispetto ai semiconduttori convenzionali. Ciò consente una separazione più rapida degli elettroni e delle lacune elettroniche, rendendoli ideali per applicazioni di fotosensori. Tuttavia, la maggior parte dei fotosensori a punti quantici nella ricerca attuale sono strutture spesse, su scala micrometrica, che spesso contengono metalli pesanti tossici come il solfuro di piombo, che li rendono inadatti alla tecnologia indossabile. Sfidando le ipotesi generali sulle prestazioni inferiori dei punti quantici ecologici, il gruppo di ricerca ha rivoluzionato questo settore. Hanno migliorato le proprietà elettriche dei punti quantici di rame-indio-seleniuro (Cu-In-Se), privi di metalli pesanti, attraverso un controllo meticoloso delle loro dimensioni e composizione. Inoltre, hanno sviluppato un innovativo strato di trasferimento di carica ibrido organico-inorganico su misura per questi punti quantici, culminando in un fotosensore ecologico che supera le sue controparti tossiche. Il fotosensore ecologico a punti quantici del team mostra prestazioni eccezionali con uno strato di assorbimento dei punti quantici di appena circa 40 nanometri. Dimostra inoltre notevoli capacità di rilevamento della luce senza bisogno di una fonte di alimentazione esterna, rendendolo particolarmente adatto per applicazioni di sensori fotografici indossabili. I ricercatori hanno ulteriormente esteso questa tecnologia creando un sensore di pulsazioni indossabile. Questo sensore combina il fotosensore con una sorgente luminosa su un substrato polimerico flessibile, garantendo un funzionamento stabile anche in condizioni di curvatura significativa e durante varie attività fisiche come camminare e correre. Nei suoi commenti, il professor Ji-woong Yang del DGIST ha sottolineato il successo nello sviluppo di un fotosensore a punti quantici ecologico e ad alte prestazioni attraverso il controllo strutturale strategico e l'ottimizzazione degli strati. Nel frattempo, il professor Moon-kee Choi dell’UNIST ha immaginato diverse applicazioni per questa tecnologia, che vanno dalle telecamere lidar e a infrarossi ai sistemi di monitoraggio sanitario indossabili di prossima generazione, grazie al suo design ultrasottile e altamente flessibile e all’indipendenza da fonti di alimentazione esterne.

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