O fotosensor de pontos quânticos ecológico de mais alto desempenho do mundo, sem necessidade de fonte de energia externa

(Notícias do Nanowerk) No Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST), o professor Ji-woong Yang, do Departamento de Ciência e Engenharia de Energia, alcançou um feito inovador. Colaborando com a equipe do professor Moon-kee Choi no Departamento de Engenharia de Novos Materiais do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan e com o grupo do professor Dae-hyeong Kim no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Universidade Nacional de Seul, eles desenvolveram o sistema ecológico mais avançado do mundo. Ponto quântico fotosensor. Notavelmente, este dispositivo funciona sem qualquer alimentação externa, aproveitando o efeito fotovoltaico para uma medição estável do sinal de luz. Esses resultados foram publicados em ACS Nano (“Fotodetectores de pontos quânticos ultrafinos e autoalimentados, livres de metais pesados, Cu-In-Se, para monitoramento de saúde vestível”). Resumo gráfico do trabalho. (Imagem: DGIST) Esta inovação é particularmente relevante hoje, à medida que o envelhecimento da população e a pandemia de COVID-19 amplificam a necessidade de dispositivos de monitorização de cuidados de saúde que possam ser usados ​​confortavelmente por longos períodos. Os fotossensores tradicionais à base de silício, muitas vezes considerados muito pesados ​​e rígidos para uso a longo prazo, lutam para capturar sinais biométricos com precisão devido à sua incapacidade de manter contato próximo com a pele. Num avanço científico significativo, o Prémio Nobel da Química deste ano homenageou três cientistas pelo seu trabalho pioneiro em pontos quânticos, os blocos de construção da nanociência. Essas partículas semicondutoras ultrapequenas, medindo apenas nanômetros, possuem propriedades ópticas e elétricas superiores em comparação aos semicondutores convencionais. Isso permite uma separação mais rápida de elétrons e buracos de elétrons, tornando-os ideais para aplicações de fotossensores. No entanto, a maioria dos fotossensores de pontos quânticos nas pesquisas atuais são estruturas espessas em escala micrométrica, muitas vezes contendo metais pesados ​​tóxicos como sulfeto de chumbo, tornando-os inadequados para tecnologia vestível. Desafiando as suposições gerais sobre o desempenho inferior dos pontos quânticos ecológicos, a equipe de pesquisa revolucionou esta área. Eles melhoraram as propriedades elétricas de pontos quânticos de seleneto de cobre-índio (Cu-In-Se), livres de metais pesados, por meio de controle meticuloso de seu tamanho e composição. Além disso, eles desenvolveram uma camada inovadora de transferência de carga híbrida orgânico-inorgânica adaptada para esses pontos quânticos, culminando em um fotossensor ecológico que supera seus equivalentes tóxicos. O fotossensor de pontos quânticos ecológico da equipe exibe desempenho excepcional com uma camada de absorção de pontos quânticos de apenas cerca de 40 nanômetros. Ele também demonstra notáveis ​​capacidades de detecção de luz sem a necessidade de uma fonte de energia externa, tornando-o altamente adequado para aplicações de fotossensores vestíveis. Os pesquisadores ampliaram ainda mais essa tecnologia criando um sensor de pulso vestível. Este sensor combina o fotossensor com uma fonte de luz em um substrato de polímero flexível, garantindo uma operação estável mesmo sob curvatura significativa e durante diversas atividades físicas, como caminhar e correr. Em seus comentários, o professor Ji-woong Yang da DGIST destacou o sucesso no desenvolvimento de um fotossensor de pontos quânticos ecológico de alto desempenho por meio de controle estrutural estratégico e otimização de camadas. Enquanto isso, o professor Moon-kee Choi da UNIST imaginou diversas aplicações para esta tecnologia, desde câmeras lidar e infravermelhas até sistemas vestíveis de monitoramento de saúde de próxima geração, graças ao seu design ultrafino e altamente flexível e à independência de fontes de energia externas.

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