Farvekodningssensor:Nanostrukturer til kontaktløs kontrol

Kemikere ved Ludwig-Maximilians-Univeristaet (LMU) i München har fremstillet en ny nanosheetbaseret fotonisk krystal, der ændrer farve som reaktion på fugt. Det nye materiale kunne danne grundlag for fugtfølsom kontaktløs styring af interaktive skærme på digitale enheder.

LMU -kemikere har udviklet en fotonisk krystal fra ultratynde nanosark, som er ekstremt følsomme over for fugt. "Disse fotoniske nanostrukturer ændrer farve som reaktion på variationer i lokal luftfugtighed. Dette gør dem til ideelle kandidater til udvikling af nye brugergrænseflader til berøringsfrie enheder, "siger professor Bettina Lotsch fra Institut for Kemi på LMU og Max Planck Institute for Solid State Research i Stuttgart. Den nye sensingplatform er beskrevet i tidsskriftet Avancerede materialer .

"Fugtigheden omkring en fingerspids er lidt højere end det samlede fugtighedsniveau i den omgivende luft, "forklarer Katalin Szendrei, medlem af prof. Lotschs forskningsgruppe. "Denne forskel kan detekteres af vores fotoniske sensor, og får den til at ændre farve- uden kontakt med den nærliggende fingerspids. "Det er denne ekstreme følsomhed over for lokal fugtighed, der gør nanostrukturen så interessant til brug i" berøringsfri "skærme." Kontaktløs kontrol er en særlig attraktiv mulighed for næste- generationspositioneringsgrænseflader såsom billetautomater eller pengeautomater, som bruges af hundredvis af kunder hver dag. I dette tilfælde, berøringsfri navigation har åbenlyse fordele med hensyn til hygiejne, "siger Szendrei, peger på en potentiel applikation til den nye enhed.

Følsomhed og responstid uden sidestykke

Fotoniske krystaller er periodisk arrangerede nanostrukturer, der har evnen til at reflektere, guide og begrænse lys. De findes også i den biologiske verden, hvor eksempler omfatter perlemor og visse sommerfugles iriserende vingeskæl såsom de skinnende Morpho -sommerfugle i Amazonasbassinet. Lotsch og hendes team har nu udviklet fotoniske krystaller baseret på nanosheets af phosphatoantimonsyre. Det nye nanomateriale er ekstremt fugtfølsomt og samtidig kemisk stabilt, gennemsigtig og let at fremstille i nanosheets. I sammenligning med andre dampsensorer baseret på nanosheets, den nye fotoniske arkitektur viser markant øgede svartider, højere følsomhed og langsigtet stabilitet. "Denne unikke kombination af egenskaber gør det muligt at spore og farvekode fingerbevægelser i realtid, "siger Pirmin Ganter, der også arbejder i Bettina Lotschs gruppe. Ud over, det nye system er stabilt ved udsættelse for luft, og fungerer derfor ikke kun under kontrollerede forhold i laboratoriet, men også i den virkelige verdens konstant varierende miljø.

Lotsch og hendes samarbejdspartnere har allerede ansøgt om patentbeskyttelse for den nye enhed og, sammen med Fraunhofer EMFT i München, de arbejder allerede på en prototypeskærm, som, ud over at sørge for farvekodning, vil også være udstyret med en elektronisk udlæsningskapacitet.