Noua tehnologie a polari-tonilor ar putea avansa detectoarele infraroșii subțiri în diverse industrii
O echipă de cercetători de la Universitatea din Turku, Finlanda, a dezvoltat un fotodiod de infraroșu organic care stabilește noi standarde în materie de sensibilitate, având un design ultra-subțire și fără filtre. Această inovație în domeniul tehnologiei ar putea revoluționa modul în care ne gândim la senzori compacți și cu consum redus de energie, având aplicații importante în domeniul medical, monitorizarea mediului și tehnologiile purtabile.
Studiul recent publicat în revista Advanced Optical Materials subliniază importanța detectării infraroșii, proces prin care se măsoară radiația termică, invizibilă pentru ochiul uman. Fiecare obiect, de la cele mai simple forme de viață până la cele mai complexe, emite căldură, iar această caracteristică poate fi transformată în imagini sau semnale electrice. Detectoarele infraroșii sunt utilizate pe scară largă în aplicații precum imagistica medicală, sisteme de monitorizare a mediului și viziune artificială.
Majoritatea detectorilor infraroșii sunt construiti pe baza materialelor anorganice. Deși acestea oferă performanțe superioare, procesul lor de fabricație este adesea mai costisitor și complicat. În contrast, detectoarele organice reprezintă o alternativă promițătoare, fiind nu doar mai accesibile, ci și ușor adaptabile și integrate cu alte materiale. Însă, multe dintre proiectele actuale se bazează pe filme groase sau filtre externe, ceea ce le adaugă volum și poate cauza deranjamente în precizia detecției, în special în sisteme subțiri și portabile.
Cercetătorii din Turku au depășit aceste dificultăți dezvoltând o tehnologie mai eficientă, bazată pe polari-toni, stări hibride între lumină și materie, care se formează într-o microcavită optică. Prin inginerizarea unei legături puternice exciton-foton, au creat un mod polariton care are o dispersie a energiei plană, păstrând selectivitatea culorii pe un unghi de vizualizare larg, toate menținând stratul activ remarcabil de subțire.
Dispozitivul construit prezintă o bandă de detecție extrem de îngustă și își păstrează o responsivitate ridicată fără filtre separate, având un raspuns ultrarapid și un detectivitate competitivă cu cele mai avansate tehnologii organice existente. „Demonstrăm că ingineria polari-tonilor este nu doar un concept fundamental din fizică, ci și o cale practică de a aborda provocările reale ale dispozitivelor, cum ar fi stabilitatea culorii și sensibilitatea într-o arhitectură cu adevărat subțire”, a declarat Ahmed Gaber Abdelmagid, liderul cercetării.
Inovația tehnologică are implicații semnificative pentru o varietate de aplicații. Personalizând acceptorii non-fullerene la nivel molecular, aceleași tehnici de inginerie a polari-tonilor pot fi extinse de la spectrul vizibil la infraroșu, deschizând astfel uși pentru senzori ultralight și cu consum scăzut pentru telefoane și tehnologii purtabile, spectrometre compacte pentru diagnostice de urgență, și module eficiente din punct de vedere energetic pentru platforme autonome, fără dezavantajele filtrelor groase sau a absorbanților imp researchants.
Mai multe informații pot fi găsite în lucrarea „Polari-tonii în acceptorii non-fullerene pentru fotodiozi organici infraroșu îngust”, publicată în Advanced Optical Materials.
