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“超長”距離實現(xiàn)光到電流的轉換 新型光電探測器也能模仿光合作用
2022年09月05日 13:51:17
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：4160
日前，美國密歇根大學研究人員在《光學》期刊發(fā)表論文稱，他們使用被稱為極化子的獨特準粒子開發(fā)了一種新型高效光電探測器，其靈感來自植物用來將陽光轉化為能量的光合復合物。這種新型光電探測器是首次展示基于極化子的實用光電設備之一。
【化工儀器網 項目成果】光電探測器是光通信中的關鍵器件，其原理是由輻射引起被照射材料電導率發(fā)生改變，在通信、軍事、醫(yī)療和安全監(jiān)測等領域發(fā)揮著舉足輕重的作用。例如，在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量等；在紅外波段主要用于導彈制導、紅外熱成像、紅外遙感等方面。
在許多植物中發(fā)現(xiàn)的光合復合物由一個大的光吸收區(qū)域組成，該區(qū)域將分子激發(fā)態(tài)能量傳遞到反應中心，在那里能量轉化為電荷。極化子將分子激發(fā)態(tài)與光子結合在一起，賦予它類光和類物質的特性，從而實現(xiàn)遠距離能量傳輸和轉換。
日前，美國密歇根大學研究人員在《光學》期刊發(fā)表論文稱，他們使用被稱為極化子的獨特準粒子開發(fā)了一種新型高效光電探測器，其靈感來自植物用來將陽光轉化為能量的光合復合物。這種新型光電探測器是首次展示基于極化子的實用光電設備之一。
為了創(chuàng)建基于極化子的光電探測器，研究人員必須設計允許極化子在有機半導體薄膜中長距離傳播的結構。此外，他們必須將一個簡單的有機檢測器集成到傳播區(qū)域中，以產生有效的極化子到電荷的轉換。
研究人員使用特殊的傅里葉平面顯微鏡來觀察極化子傳播，以便分析新設備。分析結果表明，新的光電探測器在將光轉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”距離內實現(xiàn)光到電流的轉換——這個距離比光合復合物的能量傳遞距離大3個數量級。
至今為止所觀察的大多數極化子為封閉腔中的靜止準粒子，頂部和底部都有高反射鏡，而新型高效光電探測器揭示了極化子如何在單個鏡子的開放結構中傳播，還允許首次測量入射光子轉換為極化子的效率。該設備將光能的遠程傳輸與電流的遠程轉換相結合，甚至有可能大大提高太陽能電池的發(fā)電效率。
(資料來源：科技日報)
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