NTU Cingapura Cientistas criam sensores UV flexíveis de desempenho ultra-alto para uso em wearables

Para permitir o desenvolvimento de dispositivos wearable que possuem funções avançadas de detecção ultravioleta (UV), cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) criaram um novo tipo de luz sensor que é flexível e altamente sensível.

Invisível para o olho humano, os raios UV nos cercam em nosso ambiente, e a exposição excessiva pode causar problemas de saúde, incluindo câncer de pele e envelhecimento prematuro da pele. A intensidade de raios UV é tipicamente relatado através de um índice durante os relatórios meteorológicos. Um dispositivo wearable, como uma camiseta ou assistir que monitora a exposição real de UV pessoal durante todo o dia, seria um guia útil e mais preciso para as pessoas que procuravam evitar o sol Danos. Em seu estudo, que foi apresentado na capa da revista revisada por pares ACS Nano, os pesquisadores da NTU relataram que seus sensores flexíveis de luz UV foram 25 vezes mais responsivos e 330 vezes mais sensíveis, do que os sensores existentes, excedendo o Nível de desempenho necessário para aplicações optoeletrônicas - ou eletrônicos lightbased. Os sensores de luz UV, também conhecidos como fotodetetos, são usados ​​em uma ampla gama de sistemas, desde smartphones até imagens biomédicas. Nas últimas décadas, gálio O nitreto (GAN) ganhou destaque como material ideal para fabricar sensores de luz UV, em grande parte devido às suas propriedades superiores em emissão, regulamentação, transmissão e luz de detecção. No entanto, a maioria dos sensores UV baseados em GAN hoje são construídas em camadas rígidas, limitando seu uso em produtos flexíveis e usáveis. Enquanto os pesquisadores em outros lugares desenvolveram sensores UV baseados em GAN flexíveis, eles não atingiram o nível de desempenho necessário para uso de última geração. Dois de seus maiores desafios são baixas responsividade e baixa sensibilidade.

Invenção da NTU supera limitações de sensores de luz UV rígidos

A equipe da NTU superou essas restrições criando seus sensores de luz UV flexíveis em uma bolacha semicondutora 8 polegadas de diâmetro, usando camadas cristalinas de gan nitreto de gálio de alumínio (ALGAN), organizado usando membranas que consistem em duas diferentes camadas de semicondutores finos (membranas heterossufruturas). Este tipo de estrutura de semicondutores, que pode ser fabricado usando métodos compatíveis industriais existentes, permite que o material seja facilmente inclinado, tornando-o Ideal para uso em sensores flexíveis. Ao mesmo tempo, a composição química das mudanças de material com profundidade, o que significa que o alto desempenho é mantido mesmo quando se trata de tensão. Em testes de laboratório, os sensores de luz UV flexíveis da NTU criados usando o romance combinado Algan e Gan operavam em níveis extremamente altos de responsividade e sensibilidade. Assegurado a vários testes de flexão e alta temperatura, eles também mantiveram um bom desempenho. Sob um RA nge de cepas externas (compressiva, plana e tração), os sensores registraram um nível de responsividade entre 529 - 1340 ampere / watt (unidade usada para medir a capacidade de um dispositivo para transferir um sinal óptico para um sinal elétrico), que é cerca de 100 vezes maior do que os sensores UV existentes. Esta responsividade permaneceu estável após 100 ciclos de flexão repetitiva, demonstrando seu potencial a ser integrado em wearables.

Inovação abre a porta para a tecnologia desgastável flexível habilitada para UV

Pesquisador Líder, Professor Assistente da NTU Kim Munho da Escola de Engenharia Eletrônica e Elétrica, disse que o alto desempenho dos sensores flexíveis de luz UV da equipe prova que ser viável para fabricar eletrônicos leves e flexíveis em larga escala para uso em futuras aplicações baseadas em luz relevantes. A realização da equipe da NTU poderia levar a avanços significativos em dispositivos optoeletrônicos UV e circuitos adicionados ASST Prof Kim, já que os engenheiros de produtos poderiam agora esperar Sistemas desgastáveis ​​habilitados para UV. Embora o desempenho da forma rígida de sensores de luz UV baseados em GAN tenha sido muito melhorado com várias inovações estruturais nos últimos anos, uma versão flexível permanece em sua infância e seu desempenho está muito atrás da Contrapartes rígidos ", disse ASST Prof Kim." Nossos sensores de luz UV flexíveis de alto desempenho que criamos o caminho a seguir para uma ampla gama de futuros wearable Apple ídias, como no monitoramento pessoal de saúde inteligente, onde as pessoas podem medir com precisão seus níveis de exposição UV durante todo o dia para reduzir o risco de câncer de pele ". Câncer de pele, um dos tipos mais comuns de câncer globalmente, é causado principalmente por superexposição à radiação UV do sol. Em regiões como a Austrália, que tem a maior taxa de câncer de pele no mundo, estima-se que aproximadamente 2 em 3 pessoas serão diagnosticadas com câncer de pele no momento em que atingirem a idade de 70 anos, de acordo com dados compilados pelo Fundo Mundial de Pesquisa do Câncer. 1 "O câncer de pele pode ser evitado protegendo a pele da exposição excessiva do sol. Nesse contexto, um Dispositivo wearable confiável que pode rastrear a exposição UV pode ser uma ferramenta útil para ajudar a monitorar a exposição recomendada, particularmente para aqueles que passam muito tempo ao ar livre ", diz a equipe de pesquisa. Destacando o significado do trabalho feito pela equipe de pesquisa da NTU, Professor Associado Zhao Hongping do Departamento de Engenharia Elétrica e Computador na Universidade Estadual de Ohio, EUA, que não está envolvido na pesquisa, disse: "Esta demonstração em uma plataforma flexível abre vasta pportunidades não apenas em fotodetetetores UV, mas também outras aplicações optoeletrônicas e eletrônicas. " O projeto para desenvolver os sensores flexíveis de luz UV levaram a equipe NTU dois anos de projeto, fabricação e teste. Avançando, os pesquisadores estão procurando conceber imagens UV do tipo olho e outros aplicativos usando sua inovação.

Sobre Nanyang Universidade Tecnológica, Cingapura

Uma universidade pública intensiva de pesquisa, Nanyang Technological University, Cingapura (NTU Singapura) tem 33.000 estudantes de graduação e pós-graduação nas 5 engenharia, negócios, ciência, humanidades , Artes, Ciências Sociais e Faculdades Sociais e Faculdades de Graduação. Também tem uma escola de medicina, a Escola de Medicina de Lee Kong Chian, montada em conjunto com o Imperial College London. NTU também é o lar de institutos autônomos de classe mundial - o Instituto Nacional de Educação , Scio Rajaratname de Estudos Internacionais, Observatório da Terra de Cingapura, e Centro de Cingapura para Engenharia de Ciências da Vida Ambiental - e vários principais centros de pesquisa, como o Instituto de Pesquisa de Água Nanyang e Instituto de Pesquisa de Água (NEWRI) e Instituto de Pesquisa Energética (ERI @ N) . Classificado entre as principais universidades do mundo por QS, NTU também foi nomeado a principal universidade do mundo nos últimos sete anos. O principal campus da universidade é freqüentemente listado entre os 1 primeiros 5 lindos campi universitários do mundo, e possui 57 projetos de construção certificados por marca verde (equivalente a certificada por LEED), dos quais 95% são certificados de platina de marca verde. Além de seu campus principal, a NTU também tem um campus no distrito de saúde de Cingapura. Sob a visão do Campus Smart NTU, a universidade aproveita o poder da tecnologia digital e soluções habilitadas para a tecnologia para apoiar melhores aprendizagens e experiências de vida, a descoberta de novos conhecimentos e a sustentabilidade dos recursos. Para mais informações, visite www.ntu.edu.sg