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“超長(zhǎng)”距離實(shí)現(xiàn)光到電流的轉(zhuǎn)換 新型光電探測(cè)器也能模仿光合作用
2022年09月05日 13:51:17
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：4135
日前，美國(guó)密歇根大學(xué)研究人員在《光學(xué)》期刊發(fā)表論文稱(chēng)，他們使用被稱(chēng)為極化子的獨(dú)特準(zhǔn)粒子開(kāi)發(fā)了一種新型高效光電探測(cè)器，其靈感來(lái)自植物用來(lái)將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為能量的光合復(fù)合物。這種新型光電探測(cè)器是首次展示基于極化子的實(shí)用光電設(shè)備之一。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】光電探測(cè)器是光通信中的關(guān)鍵器件，其原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變，在通信、軍事、醫(yī)療和安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。例如，在可見(jiàn)光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等；在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。
在許多植物中發(fā)現(xiàn)的光合復(fù)合物由一個(gè)大的光吸收區(qū)域組成，該區(qū)域?qū)⒎肿蛹ぐl(fā)態(tài)能量傳遞到反應(yīng)中心，在那里能量轉(zhuǎn)化為電荷。極化子將分子激發(fā)態(tài)與光子結(jié)合在一起，賦予它類(lèi)光和類(lèi)物質(zhì)的特性，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離能量傳輸和轉(zhuǎn)換。
日前，美國(guó)密歇根大學(xué)研究人員在《光學(xué)》期刊發(fā)表論文稱(chēng)，他們使用被稱(chēng)為極化子的獨(dú)特準(zhǔn)粒子開(kāi)發(fā)了一種新型高效光電探測(cè)器，其靈感來(lái)自植物用來(lái)將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為能量的光合復(fù)合物。這種新型光電探測(cè)器是首次展示基于極化子的實(shí)用光電設(shè)備之一。
為了創(chuàng)建基于極化子的光電探測(cè)器，研究人員必須設(shè)計(jì)允許極化子在有機(jī)半導(dǎo)體薄膜中長(zhǎng)距離傳播的結(jié)構(gòu)。此外，他們必須將一個(gè)簡(jiǎn)單的有機(jī)檢測(cè)器集成到傳播區(qū)域中，以產(chǎn)生有效的極化子到電荷的轉(zhuǎn)換。
研究人員使用特殊的傅里葉平面顯微鏡來(lái)觀察極化子傳播，以便分析新設(shè)備。分析結(jié)果表明，新的光電探測(cè)器在將光轉(zhuǎn)換為電流方面比硅光電二極管更有效：它能夠從大約0.01平方毫米的區(qū)域收集光，并在0.1毫米的“超長(zhǎng)”距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)光到電流的轉(zhuǎn)換——這個(gè)距離比光合復(fù)合物的能量傳遞距離大3個(gè)數(shù)量級(jí)。
至今為止所觀察的大多數(shù)極化子為封閉腔中的靜止準(zhǔn)粒子，頂部和底部都有高反射鏡，而新型高效光電探測(cè)器揭示了極化子如何在單個(gè)鏡子的開(kāi)放結(jié)構(gòu)中傳播，還允許首次測(cè)量入射光子轉(zhuǎn)換為極化子的效率。該設(shè)備將光能的遠(yuǎn)程傳輸與電流的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換相結(jié)合，甚至有可能大大提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。
(資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào))
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