Cảm biến quang chấm lượng tử thân thiện với môi trường có hiệu suất cao nhất thế giới mà không cần nguồn điện bên ngoài

Cảm biến quang chấm lượng tử thân thiện với môi trường có hiệu suất cao nhất thế giới mà không cần nguồn điện bên ngoài

Dấu thời gian: Ngày 8 tháng 2023 năm 6 00:XNUMX sáng
Nút nguồn: 3001715
Tháng Mười Hai 08, 2023

(Tin tức Nanowerk) Tại Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Kyungbuk (DGIST), Giáo sư Ji-woong Yang từ Khoa Khoa học và Kỹ thuật Năng lượng đã đạt được một kỳ tích mang tính đột phá. Cộng tác với nhóm của Giáo sư Moon-kee Choi tại Khoa Kỹ thuật Vật liệu Mới của Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Ulsan và nhóm của Giáo sư Dae-hyeong Kim tại Khoa Kỹ thuật Hóa học và Phân tử Sinh học của Đại học Quốc gia Seoul, họ đã phát triển loại vật liệu thân thiện với môi trường tiên tiến nhất thế giới chấm lượng tử cảm biến ảnh. Điều đáng chú ý là thiết bị này hoạt động mà không cần bất kỳ nguồn điện bên ngoài nào, khai thác hiệu ứng quang điện để đo tín hiệu ánh sáng ổn định. Những kết quả này đã được công bố trên ACS Nano (“Bộ tách sóng quang chấm lượng tử Cu-In-Se siêu mỏng tự cấp nguồn, không chứa kim loại nặng để theo dõi sức khỏe thiết bị đeo”). Cảm biến quang chấm lượng tử thân thiện với môi trường Tóm tắt đồ họa của tác phẩm. (Ảnh: DGIST) Sự đổi mới này đặc biệt phù hợp ngày nay, khi dân số già đi và đại dịch COVID-19 làm tăng nhu cầu về các thiết bị theo dõi sức khỏe có thể đeo thoải mái trong thời gian dài. Các cảm biến quang dựa trên silicon truyền thống, thường được coi là quá nặng và cứng để đeo lâu dài, gặp khó khăn trong việc thu chính xác các tín hiệu sinh trắc học do chúng không có khả năng duy trì tiếp xúc gần với da. Trong một tiến bộ khoa học quan trọng, Giải Nobel Hóa học năm nay đã vinh danh ba nhà khoa học vì công trình tiên phong của họ về chấm lượng tử, nền tảng của khoa học nano. Những hạt bán dẫn siêu nhỏ này, có kích thước chỉ nanomet, sở hữu các đặc tính điện và quang vượt trội so với các chất bán dẫn thông thường. Điều này cho phép phân tách electron và lỗ electron nhanh hơn, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cảm biến quang. Tuy nhiên, hầu hết các cảm biến quang chấm lượng tử trong nghiên cứu hiện nay đều có cấu trúc dày, kích thước micromet, thường chứa các kim loại nặng độc hại như chì sunfua, khiến chúng không phù hợp với công nghệ thiết bị đeo. Bất chấp những giả định chung về hiệu suất kém hơn của các chấm lượng tử thân thiện với môi trường, nhóm nghiên cứu đã cách mạng hóa lĩnh vực này. Họ đã nâng cao tính chất điện của các chấm lượng tử đồng-indium-selenide (Cu-In-Se), không chứa kim loại nặng, thông qua việc kiểm soát tỉ mỉ kích thước và thành phần của chúng. Ngoài ra, họ đã phát triển một lớp truyền điện tích lai hữu cơ-vô cơ tiên tiến được thiết kế riêng cho các chấm lượng tử này, đỉnh cao là tạo ra một cảm biến quang thân thiện với môi trường hoạt động tốt hơn các cảm biến tương tự độc hại của nó. Cảm biến quang chấm lượng tử thân thiện với môi trường của nhóm thể hiện hiệu suất vượt trội với lớp hấp thụ chấm lượng tử chỉ khoảng 40 nanomet. Nó cũng thể hiện khả năng phát hiện ánh sáng vượt trội mà không cần nguồn điện bên ngoài, khiến nó rất phù hợp cho các ứng dụng cảm biến quang có thể đeo được. Các nhà nghiên cứu tiếp tục mở rộng công nghệ này bằng cách tạo ra cảm biến xung có thể đeo được. Cảm biến này kết hợp cảm biến quang với nguồn sáng trên nền polymer dẻo, đảm bảo hoạt động ổn định ngay cả dưới độ cong đáng kể và trong các hoạt động thể chất khác nhau như đi bộ và chạy. Trong nhận xét của mình, Giáo sư Ji-woong Yang của DGIST đã nhấn mạnh sự thành công trong việc phát triển cảm biến quang chấm lượng tử thân thiện với môi trường hiệu suất cao thông qua kiểm soát cấu trúc chiến lược và tối ưu hóa lớp. Trong khi đó, Giáo sư Moon-kee Choi của UNIST đã hình dung ra các ứng dụng đa dạng cho công nghệ này, từ camera lidar và hồng ngoại đến hệ thống giám sát chăm sóc sức khỏe thiết bị đeo thế hệ tiếp theo, nhờ thiết kế siêu mỏng, rất linh hoạt và không phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài.

Dấu thời gian:

Thêm từ công trình nano