IIT-Bombay phát triển bộ cảm biến quang siêu mỏng dành cho các thiết bị điện tử đeo trên người (Wearable Electronics).

Trong tuần vừa qua, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Học Viện Công nghệ Ấn Độ (IIT-Bombay) đã phát triển thành công một nguyên mẫu thế hệ tiếp theo của bộ cảm biến quang siêu mỏng có thể được sử dụng cho các ứng dụng trong sinh học, thiết bị điện tử đeo trên người, quốc phòng, viễn thông và đặt biệt là trong việc theo dõi/giám sát môi trường.

Trong cảm biến quang học ví dụ như bộ tách sóng quang (hay còn được gọi là bộ phát quang), có thể chuyển đổi các tia sáng thành tín hiệu điện tử. Những cảm biến này được sử dụng làm công tắc quang trong ngành viễn thông nhằm thu thập hình ảnh từ các thiết bị quốc phòng và thiết bị y sinh, chúng cũng được sử dụng làm màn hình khí độc để kiểm soát ô nhiễm môi trường, cũng như các tế bào quang điện để phát điện.

Tuy nhiên, các cảm biến quang thông thường hiện đang được sử dụng thường được chế tạo từ các chất bán dẫn hợp chất silicon hoặc III-V dày làm cho chúng bị ngốn điện. Do đó, chúng rất khó sử dụng trong các ứng dụng mới nổi như các thiết bị đeo trên người, thiết bị điện tử linh hoạt và mạng đa cảm biến cho internet-of-thing (IoT).

Các nhà nghiên cứu tại IIT-Bombay, dẫn đầu bởi ông Saurabh Lodha, giáo sư khoa kỹ thuật điện, đã thiết kế một nguyên mẫu cảm biến quang siêu mỏng sử dụng vật liệu 2D giống như graphene có độ nhạy quang học cao và cũng có thể tạo ra năng lượng. Nguyên mẫu được phát triển có thể khắc phục những hạn chế của bộ cảm biến quang thông thường nhờ các đặc tính điện tử, cơ học và quang học đặc biệt của các vật liệu 2D này.

Nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Hóa học Hoa Kỳ hàng tháng, chuyên mục Nano Letters vào tháng 2 năm nay.

“Chúng tôi đã thực hiện nhiều phương án tính toán dựa trên lý thuyết trước khi bắt đầu làm việc trên nguyên mẫu. Độ dày của vật liệu thật sự rất quan trọng. Chúng tôi thấy rằng hai vật liệu cụ thể thuộc họ graphene, khi được xếp chồng lên nhau với độ dày phù hợp, sẽ tạo thành một dị thể cho ra hiệu suất khá cao của quang điện tử và đồng thời cho phép phát hiện ánh sáng băng thông rộng, vốn dĩ không thể nhìn thấy được bằng mắt thường dưới tia hồng ngoại.” ông Lodha, điều tra viên chính của dự án cho biết.

“Những dự án gần đây của IIT-Bombay rất được cộng đồng nghiên cứu phát triển các thiết bị quan tâm; dự kiến ​​sẽ đưa ra một hướng đi mới cho lĩnh vực này nhờ tiềm năng trong việc khai thác thu nhận năng lượng và cảm nhận ánh sáng tại điểm nối của hai vật liệu 2D khác nhau với chỉ vài lớp nguyên tử cực mỏng. Chúng tôi gọi nó là “khe vùng năng lượng – bandgap xen kẽ”, và theo hiểu biết của tôi, chưa một ai đã nghiên cứu trước đó về tiềm năng hành vi của pin mặt trời và các bộ tách sóng cực nhanh”, ông Digbijoy Nath, trợ lý giáo sư của Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật Nano (CeNSE) tại Học Viện Khoa học Ấn Độ (IISc), Bangalore, người không tham gia nghiên cứu, cho biết.

Các tính toán dựa trên lý thuyết được thực hiện tại IIT-Bombay với sự hỗ trợ từ Đại học Monash của Úc và nguyên mẫu được chế tạo tại Cơ sở sản xuất nano của học viện. Ông Abin Varghese, nghiên cứu sinh và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu tiết lộ, dự đoán lý thuyết chính của các cảm biến đã được xác minh bằng thực nghiệm với sự hợp tác của Viện nghiên cứu cơ bản Tata, Mumbai.

Ông Lodha cũng nói thêm rằng, “Phần lớn các nghiên cứu về phương pháp tách sóng quang sử dụng vật liệu có chiều thấp, tập trung vào việc tăng cường một hoặc hai hiệu suất tham số, thường phải đánh đổi các số liệu khác. Tuy nhiên, chính sự đa chức năng vượt trội của nền tảng cấu trúc dị thể này đã làm cho nó có triển vọng cao và đưa chúng ta một bước gần hơn đến với các công nghệ trong thế giới thực. Trong tương lai, chúng tôi sẽ có kế hoạch đưa dự án này từ phòng thí nghiệm sang việc áp dụng các kỹ thuật tăng trưởng vật liệu ở quy mô wafer. Sau đó, chúng tôi dự định tích hợp các cảm biến quang, khí và nhiệt để xây dựng một mạng lưới cảm biến IoT giúp tiết kiệm năng lượng.”

Nguồn: Theo tờ HindustanTimes

Để đọc thêm các tin khác trong ngành, xin vui lòng xem thêm tại đây. Chúng tôi sẽ cập nhật những tin tức mới nhất hằng tuần. Bạn có thể cho chúng tôi biết thị trường / ngành nghề nào bạn muốn đọc thêm để chúng tôi có thể sắp xếp thứ tự ưu tiên cho phù hợp.