科學(xué)家研制出新型有機(jī)薄膜傳感器能以全新方式識(shí)別光可用于表征光源和防偽

來源: 科技日?qǐng)?bào) 2022-09-09 15:37:30

德國科學(xué)家研制出一種新型有機(jī)薄膜傳感器，它能以全新的方式識(shí)別光的波長，分辨率低于1納米。研究人員稱，作為一款集成組件，這種新型薄膜傳感器未來可替代外部光譜儀，用于表征光源。這一技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)專利，相關(guān)論文刊發(fā)于最新一期《先進(jìn)材料》雜志。

光譜學(xué)被認(rèn)為是研究領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域最重要的分析方法之一。光譜儀可以確定光源的顏色(波長)，并在醫(yī)學(xué)、工程、食品工業(yè)等各種應(yīng)用領(lǐng)域用作傳感器。目前的商用光譜儀通常“體型”較大且非常昂貴。

現(xiàn)在，德累斯頓工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理研究所(IAP)和德累斯頓應(yīng)用物理與光子材料綜合中心(IAPP)的研究人員與該校物理化學(xué)研究所合作，開發(fā)出了一種新型薄膜傳感器，能以一種全新的方法識(shí)別光的波長，而且，由于其尺寸小、成本低，與商用光譜儀相比具有明顯優(yōu)勢(shì)，未來或可成功替代后者。

新型傳感器的工作原理如下：未知波長的光激發(fā)薄膜內(nèi)的發(fā)光材料。該薄膜由長時(shí)間發(fā)光(磷光)和短時(shí)間發(fā)光(熒光)的器件組成，它們能以不同方式吸收未知波長的光，研究人員根據(jù)余輝的強(qiáng)度推斷未知輸入光的波長。

該研究負(fù)責(zé)人、IAP博士生安東·基奇解釋說：“我們利用了發(fā)光材料中激發(fā)態(tài)的基本物理特性，在這樣的系統(tǒng)內(nèi)，不同波長的光激發(fā)出一定比例的長壽命三重和短壽命單重自旋態(tài)，使用光電探測(cè)器識(shí)別自旋比例，就可以識(shí)別出光的波長。”

利用這一策略，研究人員實(shí)現(xiàn)了亞納米光譜分辨率，并成功跟蹤了光源的微小波長變化。除了表征光源，新型傳感器還可用于防偽。基奇說：“小型且廉價(jià)的傳感器可用于快速可靠地確定鈔票或文件的真實(shí)性，而無需任何昂貴的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。”

IAP有機(jī)傳感器和太陽能電池小組負(fù)責(zé)人約翰內(nèi)斯·本頓博士說：“一個(gè)簡單的光活性膜與光電探測(cè)器結(jié)合，形成一個(gè)高分辨率設(shè)備，令人印象深刻。”(科技日?qǐng)?bào)記者劉霞)

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