Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Organische elektronica leidt tot nieuwe manieren om licht waar te nemen

Optische sensor van het bladtype, geïntegreerd met een fotodetector van koolstofnanobuisjes en een organische transistor. Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0), Herdrukt met toestemming van Geavanceerde materialen. . Credit:2024 Araki et al., Ultraflexibele draadloze beeldsensor geïntegreerd met organische circuits voor breedband-infrarood-thermische analyse, Geavanceerde materialen

De afgelopen decennia hebben zich verbazingwekkende ontwikkelingen voorgedaan in de beeldtechnologie, van snelle optische sensoren die meer dan twee miljoen frames per seconde verwerken tot kleine lensloze camera's die beelden opnemen met behulp van één enkele pixel.



In een onderzoek gepubliceerd in Advanced Materials hebben onderzoekers van SANKEN (Het Instituut voor Wetenschappelijk en Industrieel Onderzoek) van de Universiteit van Osaka een optische sensor ontwikkeld op een ultradunne, flexibele plaat die kan worden gebogen zonder te breken. Deze sensor is zelfs zo flexibel dat hij blijft werken, zelfs nadat hij tot een bal is verkreukeld.

In een camera is de optische sensor het apparaat dat het licht waarneemt dat door een lens is gegaan, vergelijkbaar met het netvlies in een menselijk oog.

"Conventionele optische sensoren worden gebouwd met behulp van anorganische halfgeleiders en ferro-elektrische materialen", zegt Rei Kawabata, hoofdauteur van het onderzoek. "Hierdoor zijn de sensoren stijf en kunnen ze niet buigen. Om dit probleem te voorkomen, hebben we gekeken naar een andere manier om licht te detecteren."

In plaats van traditionele lichtsensoren gebruiken de onderzoekers een reeks kleine fotodetectoren van koolstofnanobuisjes, gedrukt op een ultradun polymeersubstraat (minder dan 5 μm). Bij blootstelling aan licht worden de koolstofnanobuisjes warm, waardoor een thermische gradiënt ontstaat die vervolgens een spanningssignaal genereert.

Het doteren van de nanobuisjes met chemische dragers tijdens het printen verhoogt hun gevoeligheid nog verder. Met behulp van deze nanobuisjes kan zowel zichtbaar licht als infrarood licht, bijvoorbeeld gerelateerd aan warmte of moleculen, worden gemeten.

Detectie en beeldvorming van licht, warmte en moleculen met behulp van optische sensoren van het bladtype. Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0), Herdrukt met toestemming van Geavanceerde materialen. . Credit:2024 Araki et al., Ultraflexibele draadloze beeldsensor geïntegreerd met organische circuits voor breedband-infrarood-thermische analyse, Geavanceerde materialen

Samen met de koolstofnanobuissensoren worden ook organische transistors op het polymeersubstraat gedrukt om de spanningssignalen in een beeldsignaal te organiseren. Om dit signaal te lezen hoeft een computer niet fysiek met draden op de sensor te zijn aangesloten. In plaats daarvan wordt een draadloze Bluetooth-module gebruikt.

"Samen met dit draadloze systeem kan onze camera zachte en gebogen objecten bevestigen om hun oppervlakken of binnenkant te analyseren zonder ze te beschadigen", zegt Teppei Araki, senior auteur van het onderzoek.

De onderzoekers bouwden een prototype van de optische sensor van het bladtype en testten het vermogen ervan om warmte te voelen van objecten zoals menselijke vingers of draden, evenals glucose die door buizen stroomt. Ze ontdekten dat de optische sensor een hoge gevoeligheid heeft over een breed golflengtebereik. Bovendien hebben tests bij kamertemperatuur en atmosferische omstandigheden aangetoond dat het een hoge buigduurzaamheid heeft en zelfs nadat het verfrommeld was, bleef werken.

De unieke voordelen van dit draadloze meetsysteem en de optische plaatsensor zullen leiden tot nieuwe en eenvoudigere manieren om veel taken uit te voeren, zoals het evalueren van de kwaliteit van vloeistof zonder dat er monsters van hoeven te worden genomen. De onderzoekers geloven dat het veelbelovend is in veel toepassingen, zoals niet-destructieve beeldvorming, draagbare apparaten en zachte robotica.

Meer informatie: Rei Kawabata et al., Ultraflexibele draadloze beeldsensor geïntegreerd met organische circuits voor breedband-infrarood-thermische analyse, Geavanceerde materialen (2024). DOI:10.1002/adma.202309864

Journaalinformatie: Geavanceerde materialen

Aangeboden door de Universiteit van Osaka




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Onderzoekers voeren een nieuwe analyse van het tarwemicrobioom uit onder vier managementstrategieën
  2. Onderzoek naar de trends waarmee de Europese landbouw te maken zal krijgen
  3. Wat is Jamais Vu?
  4. Wat zijn de functies van microfilamenten en microtubuli?
  5. Genetische studie onthult evolutionaire geschiedenis van dingo's
  6. Wetenschappers ontdekken een primair wondsignaal dat de regeneratie van planten bevordert
  7. Reacties van zaadeigenschappen op extreme droogte impliceren sterke relaties met droogtegevoeligheid
  8. Veranderingen in het klimaat van Florida bedreigen oesterriffen, waarschuwen onderzoekers
  9. Studie onthult het geheim van langlevende stamcellen

Wetenschap