Økologiske tyndfilmssensorer til lyskildeanalyse og anti-forfalskning applikationer

I en nylig publikation i tidsskriftet Advanced Materials , præsenterer et hold af fysikere og kemikere fra TU Dresden en organisk tyndfilmssensor, der beskriver en helt ny måde at identificere lysets bølgelængde på og opnår en spektral opløsning under én nanometer. Som integrerede komponenter kan tyndfilmssensorerne eliminere behovet for eksterne spektrometre i fremtiden. Der er allerede indgivet en patentansøgning for den nye teknologi.

Spektroskopi omfatter en gruppe eksperimentelle metoder, der nedbryder stråling i henhold til en specifik egenskab, såsom bølgelængde eller masse. Det betragtes som en af ​​de vigtigste analysemetoder inden for forskning og industri. Spektrometre kan bestemme farver (bølgelængder) af lyskilder og bruges som sensorer i forskellige applikationer, såsom medicin, teknik, fødevareindustri og mange flere. Kommercielt tilgængelige instrumenter er normalt relativt store og meget dyre. De er for det meste baseret på princippet om prisme eller gitter:lys brydes, og bølgelængden tildeles i henhold til brydningsvinklen.

På Institute for Applied Physics (IAP) og Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) ved TU Dresden er sådanne sensorkomponenter baseret på organiske halvledere blevet forsket i årevis. Med spin-offs Senorics og PRUUVE er to teknologier allerede blevet udviklet mod markedsmodenhed. Nu har forskere ved IAP og IAPP i samarbejde med Institute of Physical Chemistry udviklet en tyndfilmssensor, der beskriver en helt ny måde at identificere lysets bølgelængde på, og som på grund af dens lille størrelse og omkostninger har klare fordele over kommercielt tilgængelige spektrometre.

Funktionsprincippet for de nye sensorer er som følger:Lys med ukendt bølgelængde exciterer selvlysende materialer i en hårtynd film. Filmen består af en blanding af lang-glødende (phosphorescerende) og kort-glødende (fluorescerende) enheder, som absorberer lyset under undersøgelse på forskellige måder. Intensiteten af ​​eftergløden kan bruges til at udlede bølgelængden af ​​det ukendte inputlys.

"Vi udnytter den fundamentale fysik af exciterede tilstande i selvlysende materialer," forklarer Anton Kirch, doktorand ved IAP. "Lys af forskellige bølgelængder exciterer i et sådant system, når det er korrekt sammensat, visse proportioner af langlivede triplet- og kortlivede singlet-spin-tilstande. Og vi vender den afhængighed. Ved at identificere spin-fraktionerne ved hjælp af en fotodetektor kan vi identificere lysbølgelængder ."

"Den store styrke i vores forskningsalliance her i Dresden er vores partnere," siger prof. Sebastian Reineke, som koordinerede projektet. "Sammen med grupperne af prof. Alexander Eychmüller fra Fysisk kemi og Karl Leo, professor i optoelektronik, kan vi selv udføre alle fabrikations- og analysetrinene, begyndende med materialesyntese og filmbearbejdning og slutter med fabrikationen af ​​den organiske detektor. "

Dr. Johannes Benduhn er gruppeleder for organiske sensorer og solceller på IAP:"Jeg var ærlig talt meget imponeret over, at en simpel fotoaktiv film kombineret med en fotodetektor kan danne sådan en højopløsningsanordning."

Ved at bruge denne strategi har forskerne opnået sub-nanometer spektral opløsning og har med succes sporet mindre bølgelængdeændringer af lyskilder. Ud over at karakterisere lyskilder, kan de nye sensorer også bruges i forfalskningsbeskyttelse. "De små og billige sensorer kunne f.eks. bruges til hurtigt og pålideligt at tjekke sedler eller dokumenter for bestemte sikkerhedselementer og dermed fastslå deres ægthed uden behov for dyr laboratorieteknologi," forklarer Anton Kirch. + Udforsk yderligere

OPD optiske sensorer, der gengiver enhver farve