Hispaania teadlastel õnnestus valmistada grafeenist ja kvanttäppidest fotoandur, mis on teistest omasugustest miljard kurda tundlikum ning mis võib tähendada grafeenipõhiste valgussensorite ja päikeseelementide uut ajastut.
Grafeenil ja kvanttäppidel põhinev hübriidtransistor. Pilt: (c) Nature Nanotechnology (2012) doi:10.1038/nnano.2012.60
Alustades ideest, et grafeenist – ühest süsiniku aatomkihist koosnevast tuntud imematerjalis – saaks valmistada häid fotoandureid, järeldasid teadlased, et puudu on vaid süsteem, mis suurendaks valguse neeldumist, mis on ainus näitaja, mille poolest grafeenil just kõige paremini ei lähe (selle efektiivsus on vaid 3%). Selle probleemi lahendamiseks kasutasid teadlased kvanttäppe, mis on nanoskaalas kristallid, mille üheks omaduseks on sõltuvalt nende suurusest neelata erinevate lainepikkustega valgust, kirjutab Physorg.com.
Põhimõtteliselt on fotoandurid ei midagi rohkemat kui seadmed, mis muundavad väikese koguse valgust väga väikeseks koguseks elektriks. Selle elektrihulga abil saab siis mõõta, kui palju valgust seadmele langes või kasutada otseselt muudeks tegevusteks, seehulgas näiteks fotode tootmiseks.
Antud fotoanduri ehitamiseks valmistasid teadlased esmalt grafeenaluse, kasutades tavapärast grafiidi ja kleeplindi protseduuri. Järgnevalt lisati aluselenanoskaalas litograafia meetodil väikesed kullast elektroodid. Seejärel kaeti seade pihustades pliisulfiidi kristallidega. Kuna kristallid polnud filtreeritud, siis olid need erinevate suurustega, neelates seega pea kõiki valguse lainepikkusi. Nüüd tuli fotoandurile erineva lainepikkusega valgust kiirata ning mõõta takistust ja elektroodide abil toodetud elektri hulka. Tasuks ära märkida, et kvanttäppide valmistamiseks vajalike materjalide õige kombinatsiooni leidmine polnud just kuigi kerge, sest kindlustada tuli maksimaalne täppide ja grafeeni vaheline ligandvahendus, et võimaldada efektiivset laengukandjate liikumist. Pärast katseid ja kohandusi leidsid teadlased, et neil õnnestus saavutada 25% sisemine kvantefektiivsus.
Neil tulemustel põhinedes usuvad uurimuse läbi viinud teadlased, et antud fotoandurit saaks rakendada uute seadmete , seehulgas digitaalsete fotokaamerate, pimedas nägemise prillide või muude andurseadmete valmistamisel. Järgnevalt plaanivad teadlased valmistada suurema detektori, et uurida, kui hästi nende anduri suurust pärismaailma rakenduste jaoks kohandada saab.
Teadusartikkel: “Hybrid graphene–quantum dot phototransistors with ultrahigh gain“
Leave a Reply