โฟโตเซ็นเซอร์ควอนตัมดอทประสิทธิภาพสูงที่สุดในโลกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก

โฟโตเซ็นเซอร์ควอนตัมดอทประสิทธิภาพสูงที่สุดในโลกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก

Time Stamp: 8 ธันวาคม 2023 6:00 น.
โหนดต้นทาง: 3001715
ธันวาคม 08, 2023

(ข่าวนาโนเวิร์ค) ที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Daegu Gyeongbuk (DGIST) ศาสตราจารย์ Ji-woong Yang จากภาควิชาวิทยาศาสตร์พลังงานและวิศวกรรมศาสตร์ ประสบความสำเร็จอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ด้วยการร่วมมือกับทีมงานของศาสตราจารย์ Moon-kee Choi จากภาควิชาวิศวกรรมวัสดุใหม่ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ Ulsan และกลุ่มของศาสตราจารย์ Dae-hyeong Kim จากภาควิชาวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลของมหาวิทยาลัยแห่งชาติโซล พวกเขาได้พัฒนาเครื่องมือที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ทันสมัยที่สุดในโลก จุดควอนตัม เซ็นเซอร์รับแสง เป็นที่น่าสังเกตว่าอุปกรณ์นี้ทำงานโดยไม่ต้องใช้พลังงานจากภายนอก โดยใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพื่อการวัดสัญญาณแสงที่เสถียร ผลลัพธ์เหล่านี้ได้รับการเผยแพร่ใน ACS Nano (“เครื่องตรวจจับแสงควอนตัมดอท Cu–In–Se แบบไร้โลหะหนักที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองแบบ Ultrathin สำหรับการตรวจติดตามสุขภาพแบบสวมใส่ได้”). เซ็นเซอร์รับแสงควอนตัมดอทที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นามธรรมกราฟิกของงาน (ภาพ: DGIST) นวัตกรรมนี้มีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษในปัจจุบัน เนื่องจากประชากรสูงอายุและการแพร่ระบาดของโควิด-19 ได้ขยายความต้องการอุปกรณ์ติดตามการดูแลสุขภาพที่สามารถสวมใส่ได้อย่างสบายเป็นระยะเวลานาน เซ็นเซอร์รับแสงที่ใช้ซิลิคอนแบบดั้งเดิม มักถือว่าหนักและแข็งเกินไปสำหรับการสวมใส่ในระยะยาว มีปัญหาในการจับสัญญาณไบโอเมตริกซ์อย่างแม่นยำ เนื่องจากไม่สามารถรักษาการสัมผัสทางผิวหนังอย่างใกล้ชิด ในความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ครั้งสำคัญ รางวัลโนเบลสาขาเคมีในปีนี้ได้ยกย่องนักวิทยาศาสตร์สามคนจากผลงานบุกเบิกเกี่ยวกับควอนตัมดอท ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของนาโนวิทยาศาสตร์ อนุภาคเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กพิเศษเหล่านี้ วัดได้เพียงนาโนเมตร มีคุณสมบัติทางแสงและไฟฟ้าที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป ช่วยให้การแยกอิเล็กตรอนและอิเล็กตรอนเร็วขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเซ็นเซอร์รับแสง อย่างไรก็ตาม โฟโตเซ็นเซอร์ควอนตัมดอทส่วนใหญ่ในการวิจัยปัจจุบันมีโครงสร้างขนาดไมโครเมตรที่หนา มักประกอบด้วยโลหะหนักที่เป็นพิษ เช่น ลีดซัลไฟด์ ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ ทีมวิจัยได้ปฏิวัติประเด็นนี้ด้วยการท้าทายสมมติฐานทั่วไปเกี่ยวกับประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าของควอนตัมดอทที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พวกเขาปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของจุดควอนตัมคอปเปอร์-อินเดียม-เซเลไนด์ (Cu-In-Se) ที่ปราศจากโลหะหนัก ด้วยการควบคุมขนาดและองค์ประกอบของพวกมันอย่างพิถีพิถัน นอกจากนี้ พวกเขายังพัฒนาชั้นการถ่ายโอนประจุไฮบริดแบบอินทรีย์-อนินทรีย์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ซึ่งปรับแต่งมาสำหรับจุดควอนตัมเหล่านี้ โดยปิดท้ายด้วยเซ็นเซอร์รับแสงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัวเทียบเคียงที่เป็นพิษ โฟโตเซ็นเซอร์ควอนตัมดอทที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของทีมแสดงประสิทธิภาพที่โดดเด่นด้วยชั้นการดูดกลืนจุดควอนตัมเพียงประมาณ 40 นาโนเมตร นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการตรวจจับแสงที่น่าทึ่งโดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเซ็นเซอร์รับแสงที่สวมใส่ได้ นักวิจัยได้ขยายเทคโนโลยีนี้เพิ่มเติมโดยการสร้างเซ็นเซอร์ชีพจรที่สวมใส่ได้ เซ็นเซอร์นี้จะรวมเซ็นเซอร์รับแสงเข้ากับแหล่งกำเนิดแสงบนพื้นผิวโพลีเมอร์ที่ยืดหยุ่น เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานมีความเสถียรแม้อยู่ภายใต้ความโค้งที่สำคัญและในระหว่างกิจกรรมทางกายภาพต่างๆ เช่น การเดินและวิ่ง ในความคิดเห็นของพวกเขา ศาสตราจารย์ Ji-woong Yang จาก DGIST เน้นย้ำถึงความสำเร็จในการพัฒนาเซ็นเซอร์รับแสงควอนตัมดอทประสิทธิภาพสูงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ผ่านการควบคุมโครงสร้างเชิงกลยุทธ์และการเพิ่มประสิทธิภาพเลเยอร์ ในขณะเดียวกัน ศาสตราจารย์ Moon-kee Choi จาก UNIST ได้จินตนาการถึงการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลายสำหรับเทคโนโลยีนี้ ตั้งแต่กล้องไลดาร์และกล้องอินฟราเรด ไปจนถึงระบบตรวจสอบการดูแลสุขภาพที่สวมใส่ได้ในยุคถัดไป เนื่องจากมีการออกแบบที่บางเฉียบและมีความยืดหยุ่นสูง และความเป็นอิสระจากแหล่งพลังงานภายนอก

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก นาโนเวิร์ค