Atomtyk CCD kunne fange billeder:Forskere udvikler todimensionelle, lysfølsomt materiale

Et atomisk tyndt materiale udviklet på Rice University kan føre til den tyndeste billeddannelsesplatform nogensinde.

Syntetiske todimensionelle materialer baseret på metalchalcogenidforbindelser kunne være grundlaget for supertynde enheder, ifølge risforskere. Et sådant materiale, molybdæn disulfid, bliver bredt undersøgt for dets lysdetekterende egenskaber, men kobberindiumselenid (CIS) viser også ekstraordinært løfte.

Sidong Lei, en kandidatstuderende i Rice lab af materialeforsker Pulickel Ajayan, syntetiseret CIS, en enkeltlagsmatrix af kobber, indium- og selenatomer. Lei byggede også en prototype - en tre-pixel, charge-coupled device (CCD) – for at bevise materialets evne til at tage et billede.

Detaljerne vises i denne måned i tidsskriftet American Chemical Society Nano bogstaver .

Lei sagde, at det optoelektroniske hukommelsesmateriale kunne være en vigtig komponent i todimensionel elektronik, der fanger billeder. "Traditionelle CCD'er er tykke og stive, og det ville ikke give mening at kombinere dem med 2-D elementer, " sagde han. "CIS-baserede CCD'er ville være ultratynde, gennemsigtig og fleksibel, og er den manglende brik for ting som 2-D billedbehandlingsenheder."

Enheden fanger elektroner dannet, når lys rammer materialet, og holder dem, indtil de frigives til opbevaring, sagde Lei.

CIS-pixel er meget følsomme over for lys, fordi de fangede elektroner spredes så langsomt, sagde Robert Vajtai, en senior fakultetsstipendiat i Rice's Institut for Materialevidenskab og NanoEngineering. "Der er mange todimensionelle materialer, der kan mærke lys, men ingen er så effektive som dette materiale, " sagde han. "Dette materiale er 10 gange mere effektivt end det bedste, vi har set før."

Fordi materialet er gennemsigtigt, en CIS-baseret scanner kan bruge lys fra den ene side til at belyse billedet på den anden til optagelse. Til medicinske anvendelser, Lei forestiller sig, at CIS bliver kombineret med anden 2-D elektronik i bittesmå bio-billed-enheder, der overvåger realtidsforhold.

I eksperimenterne til den nyligt rapporterede undersøgelse, Lei og kolleger dyrkede syntetiske CIS-krystaller, trak enkeltlagsark fra krystallerne og testede derefter lagenes evne til at fange lys. Han sagde, at laget er omkring to nanometer tykt og består af et ni atom-tykt gitter. Materialet kan også dyrkes via kemisk dampaflejring til en størrelse, der kun er begrænset af ovnens størrelse, sagde Lei.

Fordi det er fleksibelt, CIS kunne også være buet for at matche brændvidden af ​​et billeddannende linsesystem. Han sagde, at dette ville give mulighed for realtidskorrektion af aberrationer og væsentligt forenkle hele det optiske system.