Breaking News

Graphene berpola nano memungkinkan deteksi dan pencitraan ‘warna’ inframerah

Graphene berpola nano memungkinkan deteksi dan pencitraan ‘warna’ inframerah

Profesor Debashis Chanda dari Pusat Teknologi Nanosains UCF duduk di dekat gambar dirinya dari kamera inframerah di laboratoriumnya. Chanda dan kelompok penelitian mahasiswa UCF mengembangkan teknik deteksi inframerah gelombang panjang baru. (Foto milik Debashis Chanda). Kredit: Debashi Chanda

Peneliti Universitas Central Florida (UCF), Debashis Chanda, dan profesor di Pusat Teknologi Nanosains UCF, telah mengembangkan teknik baru untuk mendeteksi foton inframerah gelombang panjang (LWIR) dengan panjang gelombang atau “warna” berbeda.

Investigasinya baru-baru ini diterbitkan di dalam huruf nano.

Teknik deteksi dan pencitraan baru ini akan diterapkan dalam analisis material untuk sifat spektralnya atau pencitraan spektroskopi, serta aplikasi pencitraan termal.

Manusia merasakan warna primer dan sekunder tetapi tidak . Para ilmuwan berhipotesis bahwa hewan seperti ular atau spesies nokturnal dapat mendeteksi berbagai panjang gelombang dalam inframerah, sama seperti manusia dalam mendeteksi warna.

Deteksi inframerah, khususnya LWIR, pada suhu kamar telah menjadi tantangan lama karena lemahnya energi foton, kata Chanda.

Detektor LWIR secara luas dapat diklasifikasikan sebagai detektor berpendingin atau tidak, kata peneliti.

Detektor berpendingin menonjol karena tingkat deteksinya yang tinggi dan waktu respons yang cepat, namun ketergantungannya pada pendinginan kriogenik secara signifikan meningkatkan biaya dan membatasi penerapan praktisnya.

Sebaliknya, detektor yang tidak didinginkan, seperti mikrobolometer, dapat beroperasi pada suhu kamar dan memiliki biaya yang relatif lebih rendah, namun memiliki sensitivitas yang lebih rendah dan waktu respons yang lebih lambat, kata Chanda.

Kedua jenis detektor LWIR tidak memiliki penyetelan spektral dinamis dan oleh karena itu tidak dapat membedakan panjang gelombang foton dengan “warna” yang berbeda.

Chanda dan tim peneliti pascadoktoralnya berusaha untuk memperluas melampaui keterbatasan detektor LWIR yang ada, sehingga mereka bekerja untuk menunjukkan metode yang sangat sensitif, efisien, dan dapat disetel secara dinamis berdasarkan graphene berpola nano.

Tianyi Guo adalah penulis utama penelitian ini. Guo menyelesaikan gelar PhD di UCF pada tahun 2023 di bawah bimbingan Chanda. Metode baru yang ditemukan ini adalah puncak dari penelitian yang dilakukan Guo, Chanda, dan lainnya di laboratorium Chanda, kata Chanda.

“Tidak ada detektor arus, baik didinginkan atau tidak, yang menawarkan kemampuan penyetelan spektral dinamis dan respons ultra-cepat,” kata Chanda. “Demonstrasi ini menggarisbawahi potensi detektor LWIR graphene satu lapis yang dirancang yang beroperasi pada suhu kamar dan menawarkan sensitivitas tinggi dan kemampuan penyesuaian spektral dinamis untuk pencitraan spektroskopi.”

Dia Hal ini didasarkan pada perbedaan suhu bahan (dikenal sebagai efek Seebeck) dalam film graphene dengan pola asimetris. Setelah penerangan dan interaksi cahaya, separuh yang berpola menghasilkan pembawa panas dengan penyerapan yang jauh lebih baik, sedangkan separuh yang tidak berpola tetap dingin. Difusi pembawa panas menciptakan tegangan fototermoelektrik dan diukur antara elektroda sumber dan elektroda pembuangan.

Dengan membentuk pola graphene ke dalam matriks khusus, para peneliti mencapai peningkatan penyerapan dan dapat menyetel elektrostatis lebih jauh dalam rentang spektrum LWIR dan memberikan deteksi inframerah yang lebih baik. Detektor ini secara signifikan melebihi kemampuan detektor inframerah konvensional tanpa pendingin, yang juga dikenal sebagai mikrobolometer.

“Platform deteksi yang diusulkan membuka jalan bagi generasi baru fotodetektor LWIR berbasis graphene tanpa pendingin untuk berbagai aplikasi seperti penginderaan molekuler dan ruang, dan masih banyak lagi,” kata Chanda.

Informasi lebih lanjut:
Tianyi Guo dkk, Penginderaan inframerah gelombang panjang ultracepat yang dapat disetel secara spektral pada suhu kamar, huruf nano (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03832

Kutipan: Grafena berpola nano memungkinkan deteksi dan pencitraan “warna” inframerah (2024, 12 Desember) diambil 12 Desember 2024 dari https://phys.org/news/2024-12-nanopatterned-graphene-enables-infrared-imaging.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.



Sumber