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Los científicos de NTU Singapur crean sensores UV flexibles de ultra-alto para su uso en Wearables

  • Autor:Insolínea
  • Fuente:Profesional led
  • Suelte el:2021-08-20

Para permitir el desarrollo de dispositivos portátiles que poseen funciones avanzadas de detección ultravioleta (UV), científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) han creado un nuevo tipo de luz Sensor que es flexible y altamente sensible.

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Mientras que sea invisible para el ojo humano, los rayos UV nos rodean en nuestro entorno, y la exposición excesiva puede causar problemas de salud, incluido el cáncer de piel y el envejecimiento de la piel prematura. La intensidad de los rayos UV es normalmente informado a través de un índice durante los informes del tiempo. un dispositivo portátil, tal como una camiseta o reloj que controla la exposición UV actual personal durante todo el día, sería una guía útil y más preciso para las personas que buscan sol evite Daño. En su estudio, que se presentó en la portada de la revista revisada por pares ACS Nano, los investigadores de NTU informaron que sus sensores de luz UV flexibles eran 25 veces más sensibles, y 330 veces más sensibles, que los sensores existentes, excediendo el NIVEL DE RENDIMIENTO REQUERIDO PARA APLICACIONES OPTOELECTRONICAS O ELECTRONICA ABAJO. Los sensores de luz UV, también conocidos como Photodetectores, se utilizan en una amplia gama de sistemas, desde teléfonos inteligentes hasta imágenes biomédicas. En las últimas décadas, galio El nitruro (GAN) ha ganado prominencia como material ideal para fabricar sensores de luz UV, en gran medida debido a sus propiedades superiores para emitir, regular, transmitir y detectar luz. Sin embargo, la mayoría de los sensores UV basados ​​en GAN hoy en día se basan en capas rígidas, lo que limita su uso en productos flexibles y portátiles. Mientras que los investigadores en otros lugares han desarrollado sensores UV con sede en GAN flexibles, no han alcanzado el nivel de desempeño requerido para el uso de vanguardia. Dos de sus mayores desafíos son la baja responsabilidad y la baja sensibilidad.

La invención de NTU supera las limitaciones de los sensores de luz UV rígidos

El equipo de NTU superó estas restricciones al crear sus sensores de luz UV flexibles en una oblea de semiconductores de 8 pulgadas de diámetro, utilizando capas de GAN de un solo cristalino de pie de GAN y el nitruro de galio de aluminio (ALANGAN), dispuestos utilizando membranas que consisten en dos capas semiconductoras delgadas diferentes (membranas de heterostrucción). Este tipo de estructura semiconductora, que se puede fabricar utilizando métodos compatibles industriales existentes, permite que el material sea fácilmente inclinado, lo que lo hace Ideal para su uso en sensores flexibles. Al mismo tiempo, la composición química del material cambia con profundidad, lo que significa que se mantiene al alto rendimiento incluso cuando se presenta bajo la cepa. En las pruebas de laboratorio, los sensores de luz UV flexibles de NTU creados usando la novela combinada Algan y Gan operaron a niveles extremadamente altos de responsabilidad y sensibilidad. Sometido a múltiples pruebas de flexión y alta temperatura, también mantuvieron un buen rendimiento. Bajo una RA Nge de cepas externas (compresivas, planas y tráfiles), los sensores registraron un nivel de responsabilidad de entre 529 - 1340 amperios / vatios (unidad utilizada para medir la capacidad de un dispositivo para transferir una señal óptica a una señal eléctrica), que es aproximadamente 100 veces mayor que los sensores UV existentes. Esta responsabilidad se mantuvo estable después de 100 ciclos de flexión repetitiva, lo que demuestra que su potencial se integre en los wearables.

La innovación abre la puerta a la tecnología portátil flexible habilitada para UV

Investigador principal, profesor asistente de NTU Kim Munho de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Eléctrica, dijo que el alto rendimiento de los sensores de luz UV flexibles del equipo demuestra que lo haría Ser factible para fabricar electrónica ligera y flexible a gran escala para su uso en futuras aplicaciones relevantes basadas en la luz. El logro del equipo de NTU podría llevar a avances significativos en los dispositivos y circuitos optoelectrónicos UV agregados a Asst Prof Kim, ya que los ingenieros de productos ahora podían esperar el desarrollo. Sistemas portátiles habilitados para UV ". Si bien el rendimiento de la forma rígida de los sensores de luz UV basados ​​en GAN se ha mejorado enormemente con diversas innovaciones estructurales en los últimos años, una versión flexible permanece en su infancia y su desempeño está muy por detrás de la de la Contrapartes rígidas ", dijo Asst Prof Kim." Nuestros sensores de luz UV flexibles de alto rendimiento que hemos creado allanando el camino hacia adelante para una amplia gama de futuros dispositivos portátiles "Las personas, como en el monitoreo de salud inteligente personal, donde las personas pueden medir con precisión sus niveles de exposición UV durante todo el día para reducir su riesgo de cáncer de piel". El cáncer de piel, uno de los tipos de cáncer más comunes a nivel mundial, se debe principalmente a la sobreexposición a la radiación UV del sol. En regiones como Australia, que tiene la tasa más alta de cáncer de piel en el mundo, se estima que aproximadamente 2 en Se le diagnosticarán 3 personas con cáncer de piel en el momento en que alcanzan los 70 años, según los datos compilados por el Fondo Mundial de Investigación del Cáncer. 1 "El cáncer de piel se puede prevenir protegiendo la piel de la exposición excesiva al sol. En este contexto, un El dispositivo usable confiable que podría rastrear la exposición a la UV puede ser una herramienta práctica para ayudar a monitorear la exposición recomendada, especialmente para aquellos que pasan mucho tiempo al aire libre ", dice el equipo de investigación. Destacando la importancia del trabajo realizado por el equipo de investigación de NTU, El profesor asociado Zhao Hongping desde el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Estatal de Ohio, EE. UU., Que no está involucrado en la investigación, dijo: "Esta demostración en una plataforma flexible se abre en vasmo Portunidades no solo en fotodetectores UV sino también otras aplicaciones de dispositivos optoelectrónicos y electrónicos ". El proyecto para desarrollar los sensores de luz UV flexibles llevaron al equipo de NTU dos años de diseño, fabricación y pruebas. Avanzando, los investigadores están buscando diseñar imágenes UV de tipo eye y otras aplicaciones utilizando su innovación.

Sobre la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur

Una universidad pública intensiva en investigación, la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) tiene 33,000 estudiantes de pregrado y posgrado en la Ingeniería, Negocios, Ciencia, Humanidades , Artes, y ciencias sociales, y colegios de posgrado. También tiene una escuela de medicina, la Escuela de Medicina de Lee Kong Chian, creada conjuntamente con Imperial College London. NTU también es el hogar de institutos autónomos de clase mundial: el Instituto Nacional de Educación La Escuela de Estudios Internacionales de Rajaratnam, Observatorio de la Tierra de Singapur y Singapur Centre para la Ingeniería de Ciencias de la Vida Ambiental, y varios centros de investigación líderes, como el Instituto de Investigación del Agua de Nanyang (Newri) y el Instituto de Investigación de Energía @ NTU (ERI @ N) . Clasificado entre las mejores universidades del mundo por QS, NTU también ha sido nombrada la principal universidad joven del mundo durante los últimos siete años. El campus principal de la universidad se encuentra frecuentemente entre los 1 mejores. 5 Campus universitarios más hermosos del mundo, y cuenta con 57 proyectos de construcción certificados por marca verde (equivalentes a la certificación LEED), de los cuales el 95% están certificados Green Mark Platinum. Además de su campus principal, NTU también tiene un campus en el distrito de la salud de Singapur. Bajo la Visión del Campus NTU Smart, la Universidad aprovecha el poder de la tecnología digital y las soluciones habilitadas en tecnología para apoyar un mejor aprendizaje y experiencias de vida, el descubrimiento de nuevos conocimientos y la sostenibilidad de los recursos. Para obtener más información, visite www.ntu.edu.sg