Para ilmuwan telah menciptakan “tinta kuantum” yang 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.
Inovasi logam beracun vs inframerah
Produsen kamera inframerah menghadapi tantangan yang berkembang. Banyak bahan yang digunakan dalam detektor saat ini, termasuk logam berat beracun, sekarang terbatas 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 dalam 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 ACS Bahan Terapan & Antarmuka. Pendekatan mereka menggantikan merkuri, timbal, dan zat terbatas lainnya dengan titik kuantum ramah lingkungan yang dapat mendeteksi cahaya inframerah tanpa mengandalkan zat berbahaya.
Poin kuantum alternatif
Alih -alih metode fabrikasi tradisional, lambat, dan mahal yang membutuhkan atom untuk ditempatkan dengan presisi ekstrem di seluruh detektor piksel (mirip dengan merakit teka -teki dengan hati -hati di bawah mikroskop), para peneliti beralih ke titik kuantum koloid.
Titik -titik kuantum ini seluruhnya dibuat dalam bentuk cair, seperti pencampuran tinta, dan kemudian diterapkan menggunakan teknik pelapisan yang dapat dikeluarkan yang umum di industri seperti pengemasan dan cetak surat kabar. Bergerak dari konstruksi atom-demi-atom ke proses berdasarkan solusi ini dapat memotong 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 mengencangkan sama dengan permintaan untuk pencitraan inframerah meledak,” kata Ayaskanta Sahu, seorang 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 oleh para peneliti adalah bahwa membuat tinta kuantum dot cukup konduktif untuk menyampaikan sinyal dari cahaya yang masuk. Mereka mencapai hal ini menggunakan teknik yang disebut pertukaran ligan fase-fase, yang menyesuaikan permukaan kimia titik kuantum untuk meningkatkan kinerja dalam perangkat elektronik. Berbeda dengan metode fabrikasi tradisional yang sering membuat film retak atau tidak merata, proses berdasarkan solusi ini menghasilkan lapisan seragam yang bagus dalam satu langkah-ideal untuk pembuatan.
Respons dan sensitivitas yang membakar
Perangkat yang diproduksi menunjukkan kinerja yang luar biasa: mereka merespons cahaya inframerah pada skala waktu mikro – untuk perbandingan, mata manusia berkedip pada kecepatan ratusan kali lebih lambat – dan mereka dapat mendeteksi sinyal yang tidak jelas seperti cahaya nanowatt.
“Yang menggairahkan saya adalah bahwa kita dapat mengambil bahan panjang yang dianggap terlalu sulit untuk perangkat nyata dan membuatnya menjadi lebih kompetitif,” kata peneliti pascasarjana Shlok J. Paul, penulis utama dalam penelitian ini. “Dengan lebih banyak waktu, bahan ini memiliki potensi untuk bersinar lebih dalam dalam spektrum inframerah di mana beberapa bahan ada untuk tugas -tugas ini.”
Elektroda Transparan: Bagian yang Hilang
Pekerjaan ini menambahkan penelitian sebelumnya oleh peneliti besar yang sama yang mengembangkan elektroda transparan baru menggunakan kawat nano perak. Elektroda ini tetap sangat transparan terhadap cahaya inframerah sementara secara efisien mengumpulkan sinyal listrik, menangani komponen sistem kamera inframerah.
Dikombinasikan dengan pekerjaan elektroda transparan sebelumnya, perkembangan ini membahas dua komponen utama dari sistem pencitraan inframerah. Titik kuantum memberikan kemampuan penginderaan yang sesuai dengan lingkungan, sementara elektroda transparan menangani pengumpulan dan pemrosesan sinyal.
Menuju array inframerah skala besar
Kombinasi ini membahas tantangan dalam array pencitraan inframerah area luas, yang membutuhkan deteksi kinerja tinggi di area yang luas dan pembacaan sinyal dari jutaan piksel individu. Elektroda transparan memungkinkan cahaya untuk mencapai detektor titik kuantum sambil menyediakan jalur listrik untuk ekstraksi sinyal.
“Setiap kamera inframerah di Tesla atau smartphone memerlukan detektor yang memenuhi standar lingkungan sambil tetap biaya -hemat,” 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 dari logam berat2Se Quantum Dot Ink untuk deteksi inframerah gelombang pendek “oleh Shlok J. Paul, Letian Li, Zheng Li, Thomas Kywe, Ana Vataj dan Ayaskanta Sahu, 11 September 2025, ACS Bahan Terapan & Antarmuka.
Doi: 10.1021/acsami.5c12011
Selain Sahu dan Paul, penulis surat kabar 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 Pertahanan.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
Ikuti kami di google, temukan, dan berita.
NewsRoom.id
