Найефективніший у світі екологічно чистий фотосенсор із квантовими точками, який не потребує зовнішнього джерела живлення

Найефективніший у світі екологічно чистий фотодатчик квантових точок без зовнішнього джерела живлення

Мітка часу: 8 грудня 2023 р., 6:00
Вихідний вузол: 3001715
Грудень 08, 2023

(Новини Nanowerk) В Науково-технологічному інституті Тегу Кьонбук (DGIST) професор Джі Вунг Ян з Департаменту енергетичних наук та інженерії досяг новаторського досягнення. Співпрацюючи з командою професора Мун Кі Чоя з Департаменту розробки нових матеріалів Ульсанського національного науково-технічного інституту та групою професора Де Хьон Кіма з Департаменту хімічної та біомолекулярної інженерії Сеульського національного університету, вони розробили найпередовіший у світі екологічний квантова точка фотосенсор. Примітно, що цей пристрій працює без зовнішнього живлення, використовуючи фотоелектричний ефект для стабільного вимірювання світлового сигналу. Ці результати були опубліковані в ACS Nano («Ультратонкі автономні фотодетектори з квантовими точками без важких металів, що не містять Cu–In–Se, для моніторингу здоров’я, яке можна носити»). Екологічно чистий квантовий фотосенсор Графічний анотація роботи. (Зображення: DGIST) Ця інновація особливо актуальна сьогодні, оскільки старіння населення та пандемія COVID-19 посилюють потребу в пристроях для моніторингу охорони здоров’я, які можна зручно носити протягом тривалого часу. Традиційні фотосенсори на основі кремнію, які часто вважаються надто важкими та жорсткими для тривалого носіння, не можуть точно вловити біометричні сигнали через їх нездатність підтримувати тісний контакт зі шкірою. Значним науковим прогресом є те, що цього року Нобелівська премія з хімії була присуджена трьом вченим за їх піонерську роботу над квантовими точками, будівельними блоками нанонауки. Ці надмалі напівпровідникові частинки розміром лише нанометри мають чудові оптичні та електричні властивості порівняно зі звичайними напівпровідниками. Це забезпечує швидке розділення електронів і електронних дірок, що робить їх ідеальними для фотодатчиків. Однак більшість квантових точкових фотосенсорів у поточних дослідженнях є товстими мікрометровими структурами, які часто містять токсичні важкі метали, такі як сульфід свинцю, що робить їх непридатними для носимих технологій. Нехтуючи загальними припущеннями про нижчу продуктивність екологічно чистих квантових точок, дослідницька група здійснила революцію в цій галузі. Вони покращили електричні властивості мідно-індій-селенідних (Cu-In-Se) квантових точок, вільних від важких металів, шляхом ретельного контролю їх розміру та складу. Крім того, вони розробили інноваційний органічно-неорганічний гібридний шар перенесення заряду, спеціально розроблений для цих квантових точок, кульмінацією якого став екологічно чистий фотосенсор, який перевершує свої токсичні аналоги. Екологічно чистий квантовий фотосенсор команди демонструє виняткову продуктивність із шаром поглинання квантових точок лише близько 40 нанометрів. Він також демонструє надзвичайні можливості виявлення світла без потреби у зовнішньому джерелі живлення, що робить його дуже придатним для застосування фотодатчиків, що носяться. Дослідники ще більше розширили цю технологію, створивши переносний датчик пульсу. Цей датчик поєднує в собі фотосенсор із джерелом світла на гнучкій полімерній підкладці, забезпечуючи стабільну роботу навіть за значної кривизни та під час різних фізичних навантажень, таких як ходьба та біг. У своїх коментарях професор Джі-Вунг Янг з DGIST підкреслив успіх у розробці високопродуктивного екологічно чистого фотодатчика квантових точок за допомогою стратегічного структурного контролю та оптимізації шарів. Тим часом професор Мун-кі Чой з UNIST передбачив різноманітні застосування цієї технології, починаючи від лідарів та інфрачервоних камер і закінчуючи переносними системами моніторингу охорони здоров’я наступного покоління, завдяки її ультратонкій, дуже гнучкій конструкції та незалежності від зовнішніх джерел живлення.

Часова мітка:

Більше від Нановерк