Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Ultragevoelige gasdetectie mogelijk gemaakt door synergie van grafeen en sub-kamdynamiek

Uitvoering en werkingsprincipe van grafeen-gesensibiliseerde subkamdetectie. Credits:Yupei Liang, Mingyu Liu, Fan Tang, Yanhong Guo, Hao Zhang, Shihan Liu, Yanping Yang, Guangming Zhao, Teng Tan, Baicheng Yao

Sinds het ontstaan ​​van microcomb, waarvan de generatie afhankelijk is van de niet-lineariteit van Kerr in de microresonator, heeft de coherente solitontoestand intensief onderzoek opgeleverd. Hoewel de werking van sub-comb-uitgangen eenvoudig is, werd deze als niet-coherente kamstatus bij eerdere technieken vaak over het hoofd gezien.



Met grafeensensibilisatie vertoont dit heterodyne detectieapparaat met subkam een ​​uitzonderlijke respons op moleculaire gasadsorptie, waarbij detectielimieten van 1,2 ppb voor H2 worden bereikt S-gas en 1,4 ppb voor SO2 gas, respectievelijk.

Onderzoek, geleid door prof. Baicheng Yao van de Universiteit voor Elektronische Wetenschap en Technologie van China (UESTC), combineert flexibele kamvorming, directe offset heterodyne detectie en grafeen-opto-elektronica, wat leidt tot een eenvoudig te bedienen, ultragevoelige miniatuurgassensor. Het werk, getiteld "Harnessing sub-comb dynamics in a graphene-sensitized microresonator for gas detectie", werd gepubliceerd in Frontiers of Optoelectronics .

Deze verkenning biedt niet alleen een eenvoudige systeemconfiguratie, maar zet ook een nieuwe standaard voor gemakkelijke opto-elektronische detectie. Vooruitkijkend, afgezien van de toepassing ervan in op microsfeer gebaseerde gasdetectie, is de interdisciplinaire aanpak veelbelovend voor het bieden van platformonafhankelijke oplossingen voor een breder scala aan detectietoepassingen, waaronder biochemische detectie op de chip en het genereren en controleren van fotonische microgolfsignalen.

Onderzoekers onder leiding van prof. Baicheng Yao zijn geïnteresseerd in optische vezelsensoren en frequentiekammen, waarbij de miniatuurgrootte en frequentiekam van de vezelsensoren over een buitengewone nauwkeurigheid en stabiliteit beschikken.

Hun idee is om te beginnen met het benutten van de formatiedynamiek van de sub-kamtoestand, die gemakkelijk toegankelijk is en een stabiel en detecteerbaar baken biedt voor gasdetectie. Onder het sensibiliseringseffect van grafeen wordt het baken geactiveerd en vertoont het een uitzonderlijke respons op analyten.

Meer informatie: Yupei Liang et al., Subkamdynamiek benutten in een grafeen-gesensibiliseerde microresonator voor gasdetectie, Frontiers of Optoelectronics (2024). DOI:10.1007/s12200-024-00115-5

Aangeboden door Hoger Onderwijspers