Gli scienziati di NTU Singapore creano sensori UV flessibili ultra-alte prestazioni per l'uso in

Per consentire lo sviluppo di dispositivi indossabili che possiedono funzioni di rilevamento avanzate ultravioletti (UV), gli scienziati dell'università tecnologica di Nanyang, Singapore (NTU Singapore) hanno creato un nuovo tipo di leggero Sensore che è sia flessibile che altamente sensibile.

Mentre invisibile all'occhio umano, i raggi UV ci circondano nel nostro ambiente e un'esposizione eccessiva può causare problemi di salute incluso il cancro della pelle e l'invecchiamento della pelle prematura. L'intensità dei raggi UV viene generalmente riportato attraverso un indice durante i rapporti meteorologici. Un dispositivo indossabile, come una maglietta o un orologio che monitora l'effettiva esposizione personale UV per tutto il giorno, sarebbe una guida utile e più accurata per le persone che cercano di evitare il sole danno. Nel loro studio, che è stato presentato sulla copertina del rivista peer-review-ACS NANO, i ricercatori NTU hanno riferito che i loro sensori di luce UV flessibili erano 25 volte più reattivi e 330 volte più sensibili, rispetto ai sensori esistenti, superiori a Livello di performance richiesto per applicazioni optoelettroniche - o elettronica lightbased. I sensori di luce UV, noti anche come i fotodetettori, sono utilizzati in una vasta gamma di sistemi, dagli smartphone all'imaging biomedico. Negli ultimi decenni, Gallio Nitride (GAN) ha acquisito prominenza come materiale ideale per fabbricare sensori di luce UV, in gran parte dovuto alle sue proprietà superiori in emissione, regolazione, trasmissione e luce di rilevamento. Tuttavia, la maggior parte dei sensori UV basati su Gan oggi sono costruiti su strati rigidi, limitando il loro uso in prodotti flessibili e indossabili. Mentre i ricercatori altrove hanno sviluppato sensori UV basati su GAN flessibili, non hanno raggiunto il livello delle prestazioni richieste per l'uso all'avanguardia. Due delle loro maggiori sfide sono a bassa responsabilità e bassa sensibilità.

L'invenzione di NTU supera i limiti dei sensori di luce UV rigidi

Il team NTU ha sovrastampato questi vincoli creando i loro sensori di luce UV flessibili su un wafer a semiconduttore 8 pollici di diametro, utilizzando strati singoli singoli di GAN di GAN e in alluminio Gallium Nitride (Algan), disposti utilizzando membrane che consistono in due diversi livelli di semiconduttore sottile (membrane di eterostruttura). Questo tipo di struttura a semiconduttore, che può essere fabbricati utilizzando metodi compatibili industriali esistenti, consente al materiale di essere facilmente piegato, rendendolo facilmente ideale per l'uso in sensori flessibili. Allo stesso tempo, la composizione chimica del materiale cambia con profondità, il che significa che ad alta prestazione viene mantenuta anche quando si tratta di tensione. Nei test di laboratorio, i sensori della luce UV flessibili NTU creati utilizzando il romanzo combinato Algan e Gan operavano a livelli estremamente elevati di responsabilità e sensibilità. Soggetto a test multiple di piegatura e ad alta temperatura, hanno anche mantenuto buone prestazioni. Sotto un RA nge di ceppi esterni (compressivo, piatto e trazione), i sensori hanno registrato un livello di responsabilità compreso tra 529 - 1340 ampere / watt (unità utilizzata per misurare la capacità di un dispositivo per trasferire un segnale ottico a un segnale elettrico), che è circa 100 volte superiore ai sensori UV esistenti. Questa responsabilità è rimasta stabile dopo 100 cicli di flessione ripetitiva, dimostrando il suo potenziale per essere integrato in indossabili.

L'innovazione apre la porta Abilitabile UV Tech wearable flessibile

Lead ricercatore, NTU Assistant Professor Kim Munho dalla Scuola di Ingegneria Elettronica e Ingegneria Elettrica, ha detto l'ad alte prestazioni dei sensori di luce flessibili UV della squadra dimostra che sarebbe essere fattibile per la produzione leggeri e flessibili elettronica su larga scala per l'uso in importanti applicazioni basati sulla luce future. raggiungimento di La NTU squadra potrebbe portare a progressi significativi in ​​UV dispositivi optoelettronici e circuiti aggiunto Asst Prof Kim, come ingegneri di prodotto potrebbe ora guardare avanti per lo sviluppo UV-abilitato sistemi indossabili. “Mentre le prestazioni della forma rigida di GaN sensori di luce UV è stata notevolmente migliorata con varie innovazioni strutturali negli ultimi anni, un flessibile rimane versione nella sua infanzia e la loro prestazione è molto inferiore a quella degli controparti rigida “, ha detto Asst Prof Kim.“la nostra alte prestazioni UV flessibile sensori di luce che abbiamo creato pavimenta la strada da seguire per una vasta gamma di futuro appl indossabile ications, come ad esempio nel monitoraggio della salute intelligente personali, dove la gente può misurare con precisione i livelli di esposizione ai raggi UV durante il giorno per ridurre il rischio di cancro della pelle.” Il cancro della pelle, uno dei più comuni tipi di cancro a livello globale, è causata principalmente da eccessiva esposizione ai raggi UV del sole. Nelle regioni come l'Australia, che ha il più alto tasso di cancro della pelle in tutto il mondo, si stima che circa 2 a 3 persone saranno con diagnosi di cancro della pelle dal momento in cui raggiungono l'età di 70 anni, secondo i dati compilati dal Cancer Research Fund mondiale. 1 il cancro della pelle “può essere evitato proteggendo la pelle da un'eccessiva esposizione al sole. In questo contesto, un dispositivo indossabile affidabile che potrebbe monitorare l'esposizione ai raggi UV può essere uno strumento utile per aiutare a monitorare di un'esposizione raccomandati, in particolare per coloro che trascorrono un sacco di all'aperto di tempo “, dice il team di ricerca. Evidenziando l'importanza del lavoro svolto dal gruppo di ricerca NTU, Professore associato Zhao Hongping del Dipartimento di Ingegneria elettrica e Informatica presso l'Ohio State University, Stati Uniti d'America, che non è coinvolto nella ricerca, ha dichiarato: “Questa manifestazione su una piattaforma flessibile apre vasta o pportunità non solo in fotorivelatori UV ma anche altre applicazioni del dispositivo optoelettronici ed elettronici.” Il progetto di sviluppo di sensori di luce flessibile UV ha preso la squadra NTU due anni di progettazione, fabbricazione e collaudo. Andando avanti, i ricercatori stanno cercando di escogitare occhio di tipo imager UV e altre applicazioni che utilizzano la loro innovazione.

A proposito di Nanyang Technological University, Singapore

Un'università pubblica ad alta intensità di ricerca, Università di Nanyang Technological, Singapore (NTU Singapore) ha 33.000 studenti universitari e post-laurea nelle 5 ingegneristiche, affari, scienze, scienze umane , Arti, scienze sociali e università di laurea. Ha anche una scuola medica, la scuola di medicina di Lee Kong Chian, istituita congiuntamente con Imperial College London. NTU è anche sede degli istituti autonomi di livello mondiale - il National Institute of Education , La School di Studi internazionali di Rajaratnam, l'osservatorio della Terra di Singapore e il Centro di Singapore per l'ingegneria ambientale delle scienze della vita ambientale - e vari centri di ricerca leader come il Nanyang Environment & Water Research Institute (NewRI) ed Energy Research Institute @ NTU (ERI @ N) . Classificato tra le principali università del mondo da QS, NTU è stata anche nominata la Top Young University del mondo negli ultimi sette anni. Il campus principale dell'università è spesso elencato tra i primi 1 5 Campus universitari più belli del mondo, e ha 57 progetti di costruzione di 57 certificati con certificazione verde) (equivalenti a Leed), di cui il 95% è certificato Platinum Green Mark Platinum. Oltre al suo campus principale, NTU ha anche un campus nel distretto sanitario di Singapore. Sotto la NTU Smart Campus Vision, l'Università sfrutta il potere della tecnologia digitale e le soluzioni tecnologiche tecnologiche per sostenere migliori esperienze di apprendimento e vivente, la scoperta di nuove conoscenze e la sostenibilità delle risorse. Per ulteriori informazioni, visitare www.ntu.edu.sg