Para ilmuwan telah menciptakan “tinta kuantum” ramah lingkungan yang dapat menggantikan logam beracun pada detektor inframerah. Terobosan dapat membuat penglihatan malam lebih cepat, lebih bersih, dan lebih mudah diakses oleh industri yang lebih luas.
Logam beracun vs inovasi inframerah
Produsen kamera inframerah menghadapi tantangan yang berkembang. Banyak bahan yang digunakan dalam detektor saat ini, termasuk logam berat beracun, sekarang dibatasi di bawah peraturan lingkungan. Akibatnya, perusahaan sering menemukan diri mereka dipaksa untuk memilih antara mempertahankan kinerja atau memenuhi standar kepatuhan.
Aturan pengetatan ini telah memperlambat penyebaran teknologi inframerah di pasar sipil, bahkan ketika minat meningkat di bidang-bidang seperti kendaraan self-driving, pencitraan medis, dan keamanan nasional.
Sebuah tim dari NYU Tandon School of Engineering telah memperkenalkan alternatif yang menjanjikan dalam sebuah studi yang diterbitkan di Bahan & Antarmuka Terapan ACS. Pendekatan mereka menggantikan merkuri, timbal, dan zat terbatas lainnya dengan titik -titik kuantum ramah lingkungan yang dapat mendeteksi cahaya inframerah tanpa mengandalkan bahan berbahaya.
Alternatif titik kuantum
Alih -alih metode fabrikasi tradisional, lambat, dan mahal yang membutuhkan atom untuk ditempatkan dengan presisi ekstrem di seluruh piksel detektor (mirip dengan merakit teka -teki dengan hati -hati di bawah mikroskop), para peneliti beralih ke titik kuantum koloid.
Titik -titik kuantum ini dibuat sepenuhnya dalam bentuk cair, seperti mencampur tinta, dan kemudian diterapkan menggunakan teknik pelapisan yang dapat diskalakan yang sudah umum di industri seperti pengemasan dan pencetakan koran. Bergerak dari konstruksi atom-by-atom ke proses berbasis solusi ini dapat memangkas biaya produksi dan membuat penggunaan komersial besar dari detektor inframerah jauh lebih layak.
Kemacetan dan terobosan industri
“Industri ini menghadapi badai yang sempurna di mana peraturan lingkungan mengencang sama seperti permintaan untuk pencitraan inframerah sedang meledak,” kata Ayaskanta Sahu, profesor di Departemen Teknik Kimia dan Biomolekul (CBE) di NYU Tandon dan penulis senior penelitian ini. “Ini menciptakan hambatan nyata bagi perusahaan yang mencoba meningkatkan produksi sistem pencitraan termal.”
Tantangan lain yang ditangani para peneliti adalah membuat tinta kuantum dot cukup konduktif untuk menyampaikan sinyal dari cahaya yang masuk. Mereka mencapai ini menggunakan teknik yang disebut pertukaran ligan fase-fase, yang menyesuaikan kimia permukaan titik kuantum untuk meningkatkan kinerja dalam perangkat elektronik. Tidak seperti metode fabrikasi tradisional yang sering meninggalkan film yang retak atau tidak merata, proses berbasis solusi ini menghasilkan pelapis seragam yang halus dalam satu langkah-ideal untuk pembuatan yang dapat diskalakan.
Respons dan sensitivitas yang menyala-nyala
Perangkat yang dihasilkan menunjukkan kinerja yang luar biasa: mereka merespons cahaya inframerah pada skala waktu mikro – untuk perbandingan, mata manusia berkedip dengan kecepatan ratusan kali lebih lambat – dan mereka dapat mendeteksi sinyal yang samar seperti nanowatt cahaya.
“Yang menggairahkan saya adalah bahwa kita dapat mengambil materi yang lama dianggap terlalu sulit untuk perangkat nyata dan merekayasa itu menjadi lebih kompetitif,” kata peneliti pascasarjana Shlok J. Paul, penulis utama dalam penelitian ini. “Dengan lebih banyak waktu, materi ini memiliki potensi untuk bersinar lebih dalam dalam spektrum inframerah di mana beberapa bahan ada untuk tugas -tugas tersebut.”
Elektroda Transparan: Bagian yang hilang
Pekerjaan ini menambah penelitian sebelumnya oleh para peneliti utama yang sama yang mengembangkan elektroda transparan baru menggunakan kawat nano perak. Elektroda -elektroda tersebut tetap sangat transparan terhadap cahaya inframerah sementara secara efisien mengumpulkan sinyal listrik, menangani satu komponen sistem kamera inframerah.
Dikombinasikan dengan pekerjaan elektroda transparan sebelumnya, perkembangan ini membahas kedua komponen utama sistem pencitraan inframerah. Titik -titik kuantum memberikan kemampuan penginderaan yang sesuai dengan lingkungan, sedangkan elektroda transparan menangani pengumpulan dan pemrosesan sinyal.
Menuju array inframerah skala besar
Kombinasi ini membahas tantangan dalam array pencitraan inframerah area besar, yang membutuhkan deteksi kinerja tinggi di area yang luas dan pembacaan sinyal dari jutaan piksel detektor individu. Elektroda transparan memungkinkan cahaya untuk mencapai detektor titik kuantum sambil menyediakan jalur listrik untuk ekstraksi sinyal.
“Setiap kamera inframerah di Tesla atau smartphone membutuhkan detektor yang memenuhi standar lingkungan sambil tetap hemat biaya,” kata Sahu. “Pendekatan kami dapat membantu membuat teknologi ini jauh lebih mudah diakses.”
Kinerja masih jauh dari detektor berbasis logam berat terbaik dalam beberapa pengukuran. Namun, para peneliti mengharapkan kemajuan berkelanjutan dalam sintesis titik kuantum dan rekayasa perangkat dapat mengurangi kesenjangan ini.
Referensi: “AG bebas logam berat2Tinta Se Quantum Dot untuk Deteksi Inframerah Gelombang Pendek ”oleh Shlok J. Paul, Letian Li, Zheng Li, Thomas Kywe, Ana Vataj dan Ayaskanta Sahu, 11 September 2025, Bahan & Antarmuka Terapan ACS.
Doi: 10.1021/acsami.5c12011
Selain Sahu dan Paul, penulis surat kabar itu adalah Letian Li, Zheng Li, Thomas Kywe, dan Ana Vataj, semuanya dari Nyu Tandon CBE. Pekerjaan ini didukung oleh Kantor Penelitian Angkatan Laut dan Badan Proyek Penelitian Lanjutan Pertahanan.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
Ikuti kami di google, temukan, dan berita.
BN Babel
