La película activa para el nuevo concepto de sensor es tan gruesa como un cabello humano, aquí se procesa en sustratos de vidrio delgado y exhibe una luminiscencia dependiente de la longitud de onda. Crédito:Anton Kirch
En una publicación reciente en la revista Advanced Materials , un equipo de físicos y químicos de TU Dresden presenta un sensor orgánico de película delgada que describe una forma completamente nueva de identificar la longitud de onda de la luz y logra una resolución espectral por debajo de un nanómetro. Como componentes integrados, los sensores de película delgada podrían eliminar la necesidad de espectrómetros externos en el futuro. Ya se ha presentado una solicitud de patente para la nueva tecnología.
La espectroscopia comprende un grupo de métodos experimentales que descomponen la radiación según una propiedad específica, como la longitud de onda o la masa. Se considera uno de los métodos analíticos más importantes en la investigación y la industria. Los espectrómetros pueden determinar los colores (longitudes de onda) de las fuentes de luz y se utilizan como sensores en diversas aplicaciones, como la medicina, la ingeniería, la industria alimentaria y muchas más. Los instrumentos disponibles comercialmente suelen ser relativamente grandes y muy caros. Se basan principalmente en el principio del prisma o rejilla:la luz se refracta y la longitud de onda se asigna según el ángulo de refracción.
En el Instituto de Física Aplicada (IAP) y el Centro Integrado de Física Aplicada y Materiales Fotónicos de Dresden (IAPP) de la TU Dresden, se han investigado durante años estos componentes de sensores basados en semiconductores orgánicos. Con las empresas derivadas Senorics y PRUUVE, ya se han desarrollado dos tecnologías hacia la madurez del mercado. Ahora, investigadores del IAP e IAPP, en colaboración con el Instituto de Química Física, han desarrollado un sensor de película delgada que describe una forma completamente nueva de identificar la longitud de onda de la luz y, debido a su pequeño tamaño y costo, tiene claras ventajas. sobre espectrómetros disponibles en el mercado.
Concepto de detección de longitud de onda por mezcla de espín de excitón:una longitud de onda desconocida excita una especie de emisor de vida larga y corta y crea un transitorio de resplandor posterior inequívoco. Crédito:Anton Kirch
El principio de funcionamiento de los nuevos sensores es el siguiente:la luz de longitud de onda desconocida excita los materiales luminiscentes en una película delgada como un cabello. La película consiste en una mezcla de entidades de brillo prolongado (fosforescentes) y de brillo corto (fluorescentes), que absorben la luz bajo investigación de diferentes maneras. La intensidad del resplandor posterior se puede utilizar para inferir la longitud de onda de la luz de entrada desconocida.
“Explotamos la física fundamental de los estados excitados en materiales luminiscentes”, explica Anton Kirch, estudiante de doctorado en el IAP. "La luz de diferentes longitudes de onda excita en un sistema de este tipo, cuando se compone correctamente, ciertas proporciones de estados de espín de triplete de larga duración y de singlete de corta duración. Y revertimos esa dependencia. Al identificar las fracciones de espín usando un fotodetector, podemos identificar longitudes de onda de luz ."
"La gran fortaleza de nuestra alianza de investigación aquí en Dresde son nuestros socios", dice el profesor Sebastian Reineke, quien coordinó el proyecto. "Junto con los grupos del Prof. Alexander Eychmüller de Química Física y Karl Leo, profesor de Optoelectrónica, podemos llevar a cabo todos los pasos de fabricación y análisis nosotros mismos, comenzando con la síntesis de materiales y el procesamiento de películas y terminando con la fabricación del detector orgánico. "
El Dr. Johannes Benduhn es líder del grupo de Sensores Orgánicos y Células Solares del IAP:"Honestamente, me impresionó mucho que una simple película fotoactiva combinada con un fotodetector pueda formar un dispositivo de tan alta resolución".
Con esta estrategia, los científicos han logrado una resolución espectral subnanométrica y han rastreado con éxito los cambios menores de longitud de onda de las fuentes de luz. Además de caracterizar las fuentes de luz, los sensores novedosos también se pueden usar en la protección contra falsificaciones. "Los sensores pequeños y económicos podrían utilizarse, por ejemplo, para comprobar de forma rápida y fiable ciertos elementos de seguridad de billetes o documentos y, por lo tanto, determinar su autenticidad, sin necesidad de tecnología de laboratorio costosa", explica Anton Kirch. Sensores ópticos OPD que reproducen cualquier color
