28 سپتامبر 2023 -توسط دانشگاه لینکوپینگ-Rui Zhang، دانشجوی فوق دکتری در دانشگاه لینکوپینگ. اعتبارOlov PlanthaberRestriction
مواد مورد استفاده در سلول های خورشیدی آلی می تواند به عنوان حسگر نور در الکترونیک نیز استفاده شود. این را محققان دانشگاه لینشوپینگ سوئد نشان داده اند که نوعی حسگر را توسعه داده اند که قادر به تشخیص نور قرمز قطبی دایره ای است. مطالعه آنها که در Nature Photonics منتشر شده است، راه را برای وسایل نقلیه خودران قابل اعتمادتر و سایر مواردی که دید در شب اهمیت دارد، هموار می کند.
برخی از سوسک ها با بال های براق، لارو کرم شب تاب و میگوهای رنگارنگ آخوندک، نوع خاصی از نور را که به عنوان نور قطبی دایره ای شناخته می شود، منعکس می کنند. این به دلیل ساختارهای میکروسکوپی در پوسته آنها است که امواج نور الکترومغناطیسی را به روشی خاص منعکس می کند.
نور پلاریزه دایره‌ای نیز کاربردهای فنی زیادی دارد، مانند ارتباطات ماهواره‌ای، تصویربرداری زیستی و سایر فناوری‌های سنجش. این به این دلیل است که نور قطبش دایره ای حجم وسیعی از اطلاعات را حمل می کند، زیرا میدان الکترومغناطیسی اطراف پرتو نور مارپیچی به سمت راست یا چپ می چرخد.
برای تشخیص نور قطبی شده دایره ای، به ماده ای نیاز دارید که بتواند حس کند مارپیچ به چه سمتی پیچ خورده است. در حال حاضر موادی وجود دارند که می توانند نور قطبی دایره ای را تقریباً در کل طیف نور مرئی، به جز در ناحیه مادون قرمز ، شناسایی و رمزگشایی کنند. محققان دانشگاه لینکوپینگ اکنون ماده ای را ساخته اند که معمولاً برای سلول های خورشیدی آلی استفاده می شود تا این پرتوهای نور خاص را بگیرد.
فنگ گائو، استاد گروه فیزیک، شیمی و زیست شناسی (IFM) در دانشگاه لینشوپینگ می گوید:
“ساخت حسگرهای با کیفیت بالا که می توانند نور قطبی دایره ای را در طیف مادون قرمز نزدیک تشخیص دهند، مدت هاست یک چالش بوده است. اما به لطف توسعه بیشتر ماده ای که به طور معمول در سلول های خورشیدی استفاده می شود، اکنون می توانیم نور قطبی دایره ای را در کل نور مرئی تشخیص دهیم.
این کشف راه را برای راه حل های فنی هموار می کند که در آن دید در شب حیاتی است، مانند خودروهای خودران. سبک وزن بودن مواد و فرآیند ساخت ساده آن را برای استفاده در سنسورهای کوچک و ارزان قیمت مناسب می کند.
مواد سلول خورشیدی از پلیمرها (زنجیره‌های بلند کربوهیدرات‌ها) تشکیل شده‌اند و ممکن است ساختار مولکولی کروی به نام فولرن یا ساختار متفاوتی داشته باشند و سپس این ماده غیرفولرن نامیده می‌شود. ماده مورد استفاده در مطالعه حاضر غیر فولرن است که در سلول های خورشیدی و همچنین در کاربردهای دیگر مانند سنسورهای نور یک مزیت است.
توانایی این ماده در حس کردن نور قطبی دایره‌ای به دلیل کایرالیته بودن آن است، به این ترتیب مولکول‌ها با نور تعامل دارند. کایرالیته در مولکول ها به راحتی به عنوان یک جفت دست توضیح داده می شود. دست راست و چپ شما یکسان ساخته شده اند، اما تصاویر آینه ای از یکدیگر هستند و در نتیجه عملکردهای متفاوتی دارند. به لطف کایرالیته، مولکول‌های مختلف می‌توانند تشخیص دهند که تابش الکترومغناطیسی به سمت راست یا چپ می‌چرخد.
لی وان، پژوهشگر فوق دکتری در IFM می گوید: “گام بعدی گسترش این آزمایش ها به گونه ای است که چندین ماده مختلف را شامل شود و چگونگی تعامل مولکول ها و نور در آنها را بررسی کند. به این ترتیب، امیدواریم بتوانیم اثربخشی را افزایش دهیم.”
Rui Zhang، همچنین یک محقق فوق دکتری در IFM می‌افزاید: «کنترل بسته‌بندی بین مولکول‌ها می‌تواند بسیار مهم باشد».
