Generering af tabstilstandsresonanser ved hjælp af perovskite nanofilm

I nyere forskning har forskere frigjort potentialet i et bemærkelsesværdigt materiale kaldet perovskite til at revolutionere verden af ​​optisk sansning. Deres undersøgelse er publiceret i tidsskriftet Opto-Electronic Advances .

Forestil dig en verden, hvor sensorer kan registrere subtile ændringer i miljøet og give os realtidsinformation om den luft, vi indånder, de væsker, vi møder, og forholdene omkring os. Dette er den vision, som denne forskning søger at realisere, og den gør det ved at udnytte kraften i et bemærkelsesværdigt materiale kaldet perovskit til at registrere ændringer i brydningsindekset i det omgivende miljø

Perovskite, et materiale med ekstraordinære optiske og elektriske egenskaber, har længe været brugt i forskellige teknologier, fra LED-lys til solceller. Men i denne undersøgelse har forskere taget det et skridt videre ved at bruge perovskite til at skabe lossy mode resonance (LMR) enheder. Disse enheder fungerer som superfølsomme detektorer, der kan opfange selv de mindste ændringer i deres miljø.

Nøglen til at få LMR-enheder til at fungere er at vælge det rigtige materiale til en tynd film. Perovskite, som det viser sig, passer perfekt til regningen. Det har unikke egenskaber, der gør det muligt at generere LMR'er, som er som 'sweet spots', hvor materialet interagerer med lys på en særlig måde. Disse søde pletter kan finjusteres ved at justere tykkelsen af ​​perovskitfilmen, blandt andre parametre.

Forestil dig en toast med en perovskitbelægning:dunlaget er glas eller silicium. Når lys passerer gennem denne "toast", sker der noget magisk. Perovskitlaget interagerer med lyset og skaber disse LMR'er. Forskerne fandt ud af, at ved at ændre tykkelsen af ​​perovskitlaget kunne de skabe forskellige LMR'er ved forskellige bølgelængder af lys.

Disse LMR-enheder kan registrere en lang række parametre. De kan fortælle os, om luften er fugtig eller tør, eller om der er specifikke kemikalier i miljøet. De kan endda registrere ændringer i temperatur, tryk eller sammensætningen af ​​en væske. Mulighederne er uendelige. Tænk på, hvordan dette kunne bruges i hverdagen.

Forestil dig at have en lillebitte LMR-sensor i din smartphone, der kan fortælle dig, om luftkvaliteten er sikker, eller om der er skadelige gasser i nærheden. Det kan hjælpe med at overvåge forureningsniveauer eller endda opdage lækager i industrielle omgivelser. Disse sensorer kan placeres i fabrikker, hjem eller endda wearables for at give realtidsinformation om vores miljø.

Det bemærkelsesværdige er, at forskerne ikke kun har opdaget potentialet af perovskit til LMR-enheder, men også har demonstreret det eksperimentelt. De lavede disse enheder og testede dem, og resultaterne matchede deres teoretiske forudsigelser. Dette er et væsentligt skridt fremad i verden af ​​optisk sansning.

Afslutningsvis åbner denne forskning op for nye muligheder for at skabe meget følsomme og alsidige sensorer ved hjælp af perovskit. Det er som at give vores teknologi en superkraft – evnen til at registrere og reagere på ændringer i miljøet med utrolig præcision. Uanset om det er for at beskytte miljøet, forbedre industrielle processer eller forbedre vores daglige liv, har perovskit-baserede LMR-enheder potentialet til at gøre en dyb indvirkning.

Forfatterne af denne artikel har eksperimentelt for første gang foreslået lossy mode resonance (LMR) enheder baseret på perovskit-belægninger. Forskningen udført i denne undersøgelse har stor betydning inden for det bredere landskab af videnskabelige og teknologiske fremskridt. Det repræsenterer et skridt fremad inden for optisk sansning, et domæne, der har potentiale til at påvirke forskellige aspekter af vores liv, fra miljøovervågning til industrielle processer og endda personlig sundhed.

Perovskite er et alsidigt materiale kendt for sine exceptionelle optiske og elektriske egenskaber. Forskere har længe været betaget af dets potentiale, og det bruges allerede i andre teknologier. Denne undersøgelse tager imidlertid perovskites evner til nye højder ved at bruge den i skabelsen af ​​såkaldte "lossy mode resonance" (LMR)-enheder.

LMR-enheder lyder måske komplekse, men i deres kerne er de superfølsomme refraktometre. Hemmeligheden bag at få LMR-enheder til at fungere er at vælge det rigtige materiale til en tynd film, og perovskite er en fremragende kandidat. Når lys interagerer med perovskitlaget, genererer det nogle optiske resonanser (LMR'er) - særlige punkter, hvor materialet og lyset interagerer på en unik måde. Skønheden ved dette ligger i dens alsidighed; ved at justere tykkelsen af ​​perovskitlaget kan videnskabsmænd skabe forskellige antal resonanser ved forskellige bølgelængder af lys.

I dette værk er det ikke blevet brugt til at sanse nogen specifik parameter, men kun til teoretisk og eksperimentelt at demonstrere dens eksistens. Derfor kan forskellige sensorer nu designes, enten ved at afsætte endnu et ekstra lag, der er følsomt over for en hvilken som helst parameter af interesse, eller ved at bruge perovskits medfødte sensoregenskaber. På samme måde kan filtre, modulatorer osv. fremstilles. Denne tilpasningsevne åbner en verden af ​​applikationer.

De eksperimentelle resultater stemmer overens med deres forudsigelser, hvilket bekræfter gennemførligheden af ​​perovskit-baserede LMR-enheder. Således er genereringen og fremkomsten af ​​flere LMR'er med varierende tykkelser unik såvel som muligheden for at arbejde med både polariteter, TM og TE. Dette er et væsentligt spring fremad inden for optisk sansning.

Sammenfattende er denne forskning et fyrtårn for fremskridt i jagten på avancerede optiske sensorer. Denne undersøgelse fremhæver potentialet af tynde perovskitfilm til udvikling af nye LMR-baserede enheder, der kan bruges til miljøovervågning, industriel sensing og gasdetektion, blandt andre flere applikationer.

Flere oplysninger: Dayron Armas et al., Generation of Lossy mode resonances (LMR) ved hjælp af perovskite nanofilm, Opto-Electronic Advances (2023). DOI:10.29026/oea.2024.230072

Leveret af Compuscript Ltd