یک حسگر نوری انعطاف پذیر و فوق نازک که از نانولوله های کربنی برای تبدیل نور به سیگنال های الکتریکی استفاده می کند توسط ری کاواباتا و همکارانش. تیم دانشگاه اوزاکا ژاپن می گوید که دستگاه آنها می تواند به فناوری های تصویربرداری نوری بهتری منجر شود.
سنسورهای نوری نقشی حیاتی در فناوری‌های تصویربرداری مدرن دارند. تا کنون، حسگرهای معمولی به طور گسترده بر عناصر نیمه هادی معمولی برای تبدیل نور به سیگنال های الکتریکی تکیه کرده اند. اما برای جلوگیری از آسیب، این دستگاه‌ها روی تخته‌های ضخیم و محکم نصب می‌شوند و شکل سطوحی را که می‌توانند از نزدیک تصویر کنند، محدود می‌کنند.
برای غلبه بر این مشکل، محققان شروع به بررسی احتمالات ارائه شده توسط حسگرهای ورقه ای ساخته شده از مواد آلی انعطاف پذیر کرده اند. در اصل، این سنسورها می توانند سطوح پیچیده تری را بپیچند و بدون توجه به شکل آنها از آنها تصویربرداری کنند. با این حال، تا کنون، این سنسورها با قابلیت‌های مشابه‌های غیرآلی سخت‌تر خود مطابقت نکرده‌اند.
ترانزیستورهای ناپایدار
اوزاکا توضیح می دهد: «پهنای باند تشخیص سنسورهای نوری معمولی از نوع ورق باریک است. تپه اراکی. این امر تشخیص امواج الکترومغناطیسی با طول موج بلند (مادون قرمز تا تراهرتز) مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل حرارتی و شیمیایی را برای آنها دشوار می کند. علاوه بر این، ترانزیستورهای آلی منعطف مورد نیاز برای عملکرد خود، زمانی که تحت تابش نور قرار می گیرند، ناپایدار می شوند.
برای غلبه بر این چالش ها، این تیم به ویژگی های منحصر به فرد نانولوله های کربنی توجه کردند. آنها نه تنها بسیار انعطاف پذیر هستند. ساختار مولکولی منحصر به فرد آنها همچنین باعث می شود نور در تبدیل نور به انرژی الکتریکی عالی باشد.
برای بهره‌برداری از این مزایا، محققان تکنیکی را برای چاپ آشکارسازهای نوری نانولوله‌های کربنی بر روی لایه‌های نازک توسعه دادند. نانولوله ها با مواد شیمیایی دوپ شدند تا حساسیت آنها به نور بیشتر شود.
برگه حسگر نوری
اراکی می‌گوید: «با ادغام ردیاب‌های نانولوله‌ای کربنی و ترانزیستورهای آلی در یک آرایه روی یک بستر پلیمری فوق‌العاده نازک، ما یک حسگر نوری از نوع ورقه‌ای ساخته‌ایم که پایداری، انعطاف‌پذیری و حساسیت بالایی را در دمای اتاق و هوا نشان می‌دهد.»
این تیم دریافت که حسگرهای آن در تشخیص طیف وسیعی از نور مرئی تا تشعشعات تراهرتز بسیار کارآمد هستند. با ادغام یک ساختار محافظ - که انعطاف پذیری را به خطر نمی اندازد - آنها همچنین تضمین کردند که ترانزیستورهای انعطاف پذیر دستگاه در هنگام تابش نور به عملکرد قابل اعتماد ادامه می دهند. این به دستگاه اجازه می دهد تا سیگنال های سنسور را تا 10 برابر تقویت کند.
این دستگاه به عنوان یک حسگر نور بسیار انعطاف پذیر است که برای طیف گسترده ای از برنامه های تصویربرداری مناسب است. اراکی توضیح می دهد: "ما یک سنسور نوری از نوع ورق نرم و نازک ایجاد کرده ایم که به جسم مورد اندازه گیری آسیب نمی رساند."
ادغام بلوتوث
سپس تیم یک ماژول بلوتوث را با حسگر ادغام کرد که به این معنی است که دستگاه می تواند از راه دور استفاده شود.
سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر فوق‌العاده نازک راندمان را افزایش می‌دهند
اراکی می گوید: «ما یک سیستم اندازه گیری بی سیم را کشف کرده ایم که می تواند به راحتی نه تنها نور، بلکه امواج الکترومغناطیسی مربوط به گرما و مولکول ها را شناسایی و تصویر کند.
محققان از نمونه اولیه حسگر خود در دو نمایش موفق استفاده کردند. یکی شامل حس گرمای منتشر شده توسط انگشتان انسان بود. و دیگری شامل نظارت بر یک محلول قند گرم است که در یک لوله نازک جریان می یابد. این تیم همچنین نشان می دهد که دستگاه آنها بسیار بادوام است زیرا پس از مچاله شدن در یک توپ عملکرد خوبی داشت.
آنها اکنون قصد دارند دستگاه را بهبود بخشند تا بتوان از آن در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده کرد. اراکی می‌گوید: «سیستم اندازه‌گیری بی‌سیم ما امکانات روش‌های آزمایش غیر مخرب را گسترش می‌دهد. اینها می تواند شامل تصویربرداری بدون تماس و ارزیابی ساده کیفیت مایع بدون نیاز به جمع آوری نمونه باشد. همچنین انتظار می رود در دستگاه های پوشیدنی و دستگاه های تصویربرداری قابل حمل استفاده شود.
تحقیق در شرح داده شده است مواد پیشرفته.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://physicsworld.com/a/carbon-nanotubes-make-optical-sensor-flexible-and-ultrathin/
