Учёные создали «квантовые чернила» для новых инфракрасных камер

Токсичные тяжёлые металлы в нынешних детекторах всё чаще запрещают из-за экологических норм, заставляя компании жертвовать либо эффективностью, либо соблюдением правил. Это давление замедляет использование инфракрасных детекторов в обычных сферах, таких как автономные автомобили, медицинская визуализация и национальная безопасность, где спрос на них быстро растёт.

Учёные из Нью-Йоркского университета нашли решение: они применили экологически чистые коллоидные квантовые точки для регистрации инфракрасного излучения без ртути, свинца или других запрещённых веществ. Коллоидные квантовые точки — это частицы размером в несколько нанометров, которые синтезируют в растворе и ведут себя как полупроводники, реагируя на свет.

В отличие от старых методов, где детекторы собирают атом за атомом в медленном и дорогом процессе, коллоидные квантовые точки готовят в растворе, как чернила, и наносят с помощью техник покрытия, похожих на печать газет. Это значительно снижает затраты и позволяет производить устройства в больших объёмах.

Авторы работы улучшили проводимость этих «чернил» с помощью обмена лигандами в растворе — это метод изменения химии поверхности частиц для лучшей передачи электрических сигналов. В итоге покрытия получаются ровными и без трещин, за один шаг, что подходит для массового производства.

Готовые устройства показывают хорошие результаты: они реагируют на инфракрасное излучение за микросекунды и улавливают сигналы мощностью всего в один нановатт.

Эта разработка дополняет предыдущую работу тех же учёных по прозрачным электродам из серебряных нановолокон. Такие электроды хорошо пропускают инфракрасное излучение и собирают электрические сигналы, решая задачу считывания данных с миллионов пикселей в больших детекторных массивах.

Хотя характеристики новинки пока что ниже, чем у устройств с тяжёлыми металлами, дальнейшие улучшения в синтезе квантовых точек и конструкции могут сократить этот разрыв.

 Источник: sciencedaily, ACS Applied Materials