Verdens høyeste ytelse miljøvennlige kvantepunktfotosensor uten behov for ekstern strømkilde

Verdens høyeste ytelse miljøvennlige kvantepunktfotosensor uten behov for ekstern strømkilde

Tidsstempel: 8. desember 2023 6:00
Kilde node: 3001715
Desember 08, 2023

(Nanowerk Nyheter) Ved Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) har professor Ji-woong Yang fra Institutt for energivitenskap og ingeniørvitenskap oppnådd en banebrytende bragd. I samarbeid med professor Moon-kee Chois team ved Ulsan National Institute of Science and Technologys avdeling for ny materialteknologi og professor Dae-hyeong Kims gruppe ved Seoul National Universitys avdeling for kjemisk og biomolekylær ingeniørvitenskap, har de utviklet verdens mest avanserte miljøvennlige kvanteprikk fotosensor. Bemerkelsesverdig nok fungerer denne enheten uten ekstern strøm, og utnytter den fotovoltaiske effekten for stabil lyssignalmåling. Disse resultatene er publisert i ACS Nano ("Ultrathin selvdrevne tungmetallfrie Cu-In-Se Quantum Dot Photodetectors for Wearable Health Monitoring"). Miljøvennlig Quantum Dot Photosensor Grafisk abstrakt av verket. (Bilde: DGIST) Denne innovasjonen er spesielt relevant i dag, ettersom den aldrende befolkningen og COVID-19-pandemien forsterker behovet for overvåkingsutstyr for helsevesenet som kan bæres komfortabelt i lengre perioder. Tradisjonelle silisiumbaserte fotosensorer, ofte ansett for tunge og stive for langvarig bruk, sliter med å fange opp biometriske signaler nøyaktig på grunn av deres manglende evne til å opprettholde nær hudkontakt. I et betydelig vitenskapelig fremskritt hedret årets Nobelpris i kjemi tre forskere for deres banebrytende arbeid med kvanteprikker, byggesteinene i nanovitenskap. Disse ultrasmå halvlederpartiklene, som kun måler nanometer, har overlegne optiske og elektriske egenskaper sammenlignet med konvensjonelle halvledere. Dette muliggjør raskere elektron- og elektronhullseparasjon, noe som gjør dem ideelle for fotosensorapplikasjoner. Imidlertid er de fleste kvantepunktfotosensorer i dagens forskning tykke strukturer i mikrometerskala som ofte inneholder giftige tungmetaller som blysulfid, noe som gjør dem uegnet for brukbar teknologi. Forskerteamet trosser generelle antakelser om den dårlige ytelsen til miljøvennlige kvanteprikker, og har revolusjonert dette området. De forbedret de elektriske egenskapene til kobber-indium-selenid (Cu-In-Se) kvanteprikker, fri for tungmetaller, gjennom grundig kontroll av deres størrelse og sammensetning. I tillegg utviklet de et innovativt organisk-uorganisk hybrid ladningsoverføringslag skreddersydd for disse kvanteprikkene, og kulminerte i en miljøvennlig fotosensor som utkonkurrerer sine giftige motstykker. Teamets miljøvennlige kvantepunktfotosensor viser eksepsjonell ytelse med et kvantepunktabsorpsjonslag på omtrent 40 nanometer. Den demonstrerer også bemerkelsesverdige lysdeteksjonsevner uten behov for en ekstern strømkilde, noe som gjør den svært egnet for brukbare fotosensorapplikasjoner. Forskerne utvidet denne teknologien ytterligere ved å lage en bærbar pulssensor. Denne sensoren kombinerer fotosensoren med en lyskilde på et fleksibelt polymersubstrat, og sikrer stabil drift selv under betydelig krumning og under ulike fysiske aktiviteter som å gå og løpe. I sine kommentarer fremhevet DGISTs professor Ji-woong Yang suksessen med å utvikle en høyytelses miljøvennlig kvantepunktfotosensor gjennom strategisk strukturell kontroll og lagoptimalisering. I mellomtiden så UNISTs professor Moon-kee Choi for seg ulike bruksområder for denne teknologien, alt fra lidar- og infrarøde kameraer til neste generasjons bærbare helsevesenovervåkingssystemer, takket være dets ultratynne, svært fleksible design og uavhengighet fra eksterne strømkilder.

Tidstempel:

Mer fra Nanowerk