Dim03262019

Last update12:53:00 PM

Back Estàs aquí:Home Nous materials Projectes Fotodetectors orgànics i miniaturitzats que absorbeixen llum més enllà del rang visible

Fotodetectors orgànics i miniaturitzats que absorbeixen llum més enllà del rang visible

Detecten la llum per sota de la seva banda d’absorció i amb una elevada eficiència. Els dispositius sintetitzats funcionen tan bé o més que els comercials, i permeten reduir-ne la mida, fent-los molt més portàtils i aptes per aplicacions d’electrònica integrada. L’estudi l’han realitzat investigadors de l’ICMAB-CSIC en col·laboració amb investigadors de Dresden (Alemanya) i de Pequin (Xina).

Imatge dels fotodetectors. Un estudi liderat per la Technische Universität Dresden, on ha participat el grup de Mariano Campoy-Quiles, científic  de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), aconsegueix desenvolupar fotodetectors orgànics que detecten la llum per sota la seva banda d’absorció, amb una alta eficiència, d’una manera ajustable i amb una longitud d’ona molt precisa de l’espectre electromagnètic.

Fa uns anys, l'equip de Campoy-Quiles va desenvolupar detectors basats en semiconductors orgànics, que permetien la detecció contínua de la posició d'una feix de llum incident (position sensitive photodetectors). El treball que presenten ara és una extensió d'aquella idea.

Dos tipus de molècules que interaccionen

En el traball d’ara, la capa activa dels fotodetectors està formada per dos tipus de molècules orgàniques que actuen simultàniament, intercanviant-se la càrrega elèctrica entre elles. L’absorció de la llum per aquestes molècules, tot i que és molt dèbil, pot donar-se en un ampli rang de l’espectre electromagnètic, des de l’UV fins a l’infraroig.

Per ajustar la longitud d’ona absorbida només cal canviar el gruix de la cavitat òptica. Si l’absorció fos molt intensa o molt àmplia, no es podria canviar amb tanta precisió la freqüència absorbida desitjada.

Els detectors comercials actuals inorgànics usen l’absorció entre les bandes d’energia, i els orgànics usen l’absorció d’una sola molècula, i per això són més difícils de sintetitzar, ocupen molt més volum, i no poden ajustar-se a diferents longituds d’ona. Gràcies a aquest estudi, s’aconsegueix un fotodetector que no depèn de l’estructura química de les molècules en si, sinó de la interacció entre les dues espècies, i que es pot modular en funció de la geometria del dispositiu.

 

Usos potencials són un mini espectofotòmetre UV-Vis, o en el camp de l’electrònica integrada, en aplicacions lab-on-a-chip, en colorimetria, o en sensors tèrmics

 

Una possible aplicació d’aquests fotodetectors, i que apareix a l’article, és un espectrofotòmetre UV-Vis en miniatura, usat com un detector portàtil. Amb un dispositiu d’uns pocs centímetres de llarg, s’aconsegueix el mateix objectiu que un espectrofotòmetre UV-Vis actual. Altres usos potencials serien en el camp de l’electrònica integrada, en aplicacions lab-on-a-chip, en colorimetria, o en sensors tèrmics, on es requereixen dispositius molt més petits i més portables que els actuals.

L’estudi, finançat pel Consell Europeu d’Investigació (ERC) i pel projecte Severo Ochoa de l’ICMAB, ha estat realitzat per investigadors de l’ICMAB en col·laboració amb el Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) i l’Institute for Applied Physics de la Technische Universität Dresden (Alemanya) i amb el Beijing National Laboratory for Molecular Sciences (Xina).

Article de referència:
Polymer:Fullerene bimolecular Crystals for Near-Infrared Spectroscopic Photodetectors. Zheng Tang, Zaifei Ma, Antonio Sánchez-Díaz, Sascha Ullbrich, Yuan Liu, Bernhard Siegmund, Andreas Mischok, Karl Leo, Mariano Campoy-Quiles, Weiwei Li, and Koen Vandewal. Advanced Materials, 2017, 1702184

Detecten la llum per sota de la seva banda d’absorció i amb una elevada eficiència. Els dispositius sintetitzats funcionen tan bé o més que els comercials, i permeten reduir-ne la mida, fent-los molt més portàtils i aptes per aplicacions d’electrònica integrada. L’estudi l’han realitzat investigadors de l’ICMAB-CSIC en col·laboració amb investigadors de Dresden (Alemanya) i de Pequin (Xina).