Utilizando el grafeno, uno de los materiales más versátiles de la ciencia, los ingenieros de la Escuela de Ingeniería Samueli de la UCLA han inventado un nuevo tipo de fotodetector que puede funcionar con más tipos de luz que sus contrapartes de última generación. El dispositivo tambiéntiene capacidades superiores de detección e imagen.
Los fotodetectores son sensores de luz; en las cámaras y otros dispositivos de imágenes, perciben patrones de partículas elementales llamadas fotones, y crean imágenes a partir de esos patrones. Se crean diferentes fotodetectores para detectar diferentes partes del espectro de luz. Por ejemplo, los fotodetectores se usan enGafas de visión nocturna para detectar la radiación térmica que es invisible a simple vista. Otras se usan en cámaras que identifican químicos en el medio ambiente por cómo reflejan la luz.
La versatilidad y utilidad de los fotodetectores depende en gran medida de tres factores: su velocidad de funcionamiento, su sensibilidad a niveles más bajos de luz y la cantidad de espectro que pueden detectar. Por lo general, cuando los ingenieros han mejorado las capacidades de un fotodetector en cualquiera de esosáreas, al menos una de las otras dos capacidades se ha reducido.
El fotodetector diseñado por el equipo de UCLA tiene importantes mejoras en las tres áreas: opera en una amplia gama de luz, procesa imágenes más rápidamente y es más sensible a los bajos niveles de luz que la tecnología actual.
"Nuestro fotodetector podría ampliar el alcance y los usos potenciales de los fotodetectores en sistemas de imágenes y sensores", dijo Mona Jarrahi, profesora de ingeniería eléctrica e informática, que dirigió el estudio. "Podría mejorar drásticamente las imágenes térmicas en visión nocturna o enaplicaciones de diagnóstico médico donde las diferencias sutiles en las temperaturas pueden brindar a los médicos mucha información sobre sus pacientes. También podría usarse en tecnologías de detección ambiental para identificar con mayor precisión la concentración de contaminantes ".
El estudio fue publicado en la revista Luz: ciencia y aplicaciones .
El nuevo fotodetector aprovecha las propiedades únicas del grafeno, un material súper delgado compuesto de una sola capa de átomos de carbono. El grafeno es un material excelente para detectar fotones porque puede absorber energía de una amplia franja del espectro electromagnético- Desde la luz ultravioleta hasta la luz visible, pasando por las bandas de infrarrojos y microondas. El grafeno también es un muy buen conductor de corriente eléctrica: los electrones pueden fluir a través de él sin impedimentos.
Para formar el fotodetector, los investigadores colocaron tiras de grafeno sobre una capa de dióxido de silicio, que a su vez cubre una base de silicio. Luego, crearon una serie de patrones de nanoescala en forma de peine, hechos de oro, con "dientes" alrededor de 100nanómetros de ancho un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro
El grafeno actúa como una red para atrapar los fotones entrantes y luego los convierte en una señal eléctrica. Los nanopatrones en forma de peine dorado transfieren rápidamente esa información a un procesador, que a su vez produce una imagen de alta calidad correspondiente, incluso bajocondiciones de luz.
"Diseñamos específicamente las dimensiones de las nano-rayas de grafeno y sus parches de metal de modo que la luz visible e infrarroja entrante esté estrechamente confinada dentro de ellas", dijo Semih Cakmakyapan, un académico postdoctoral de UCLA y autor principal del estudio.produce una señal eléctrica que sigue variaciones ultrarrápidas y sutiles en la intensidad de la luz en todo el rango espectral, desde visible a infrarrojo ".
La investigación fue apoyada por el Departamento de Energía.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería de UCLA Samueli . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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