Wetenschappers aan de Universiteit van Michigan hebben de eerste grafeengebaseerde infrarood licht detector gemaakt die dun genoeg is om een integratie met contactlenzen te genieten.
“We kunnen het hele ontwerp super-dun vervaardigen,” zei Zhaohui Zhong, assistent-professor in elektrische en computer engineering, in een persbericht. “Het kan gestapeld worden op een contactlens of geïntegreerd met een mobiele telefoon.”
Het hexagonale koolstofvel slurpt ongeveer 2,3 procent van het licht op dat het raakt, terwijl een doeltreffende sensor genoeg licht moet kunnen opvangen om in een elektrisch signaal om te zetten.
Geconfronteerd met die uitdaging gingen Zhong en collega Ted Norris, hoogleraar elektrotechniek en informatica, met een team van afgestudeerde studenten aan de slag om een nieuwe manier te ontwerpen om elektrische signalen te genereren en te meten.
Het onderzoeksteam deed dat door hun aandacht te verschuiven van het meten van elektronen – die zijn bevrijd wanneer het licht grafeen raakt – naar hoe het signaal te versterken.
Ze bekeken hoe nabijgelegen stromen worden beïnvloed door de elektrische ladingen in het licht-geïnduceerde grafeen.
Het design is kleiner dan een pink nagel en heeft een isolerende laag tussenin twee vellen grafeen.
De elektronen worden vrijgemaakt wanneer er licht de bovenste laag van het grafeen raakt, dat vervolgens leidt tot positief geladen openingen. De elektronen slippen door de midden barrière in de onderste laag van grafeen, waar een stroom doorloopt.
Overgebleven positief geladen openingen creëren een elektrisch veld dat de elektrische stroom dat door de onderste laag gaat beïnvloedt.
Zo ontstaat een manier voor de onderzoekers om de verandering in elektrische stroom te meten, waardoor het mogelijk wordt om de helderheid van het licht dat het grafeen raakt af te leiden.
Eén van de uitdagingen van infrarood detectoren is dat ze erg warm kunnen worden, maar de onderzoekers beweren dat hun infrarood detector geen volumineuze koelsystemen vereist, zoals andere detectoren op de markt.
Dit is een kamer-temperatuur infrarood licht detector die nieuwe deuren opent voor dergelijke apparaten.
“Als we dit integreren met een contactlens of andere draagbare elektronica verruimen we het gezichtsvermogen” zei Zhong. “Het biedt je een andere manier van interactie met je omgeving.”
Een contactlens prototype hebben de wetenschappers nog niet geschapen, maar ze geloven dat hun ontdekking waarschijnlijk zal leiden tot nieuwe militaire en wetenschappelijke toepassingen.
Hun bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Nanotechnology.
Zouden jullie er een bron bij kunnen zetten?