En las últimas décadas se han visto avances asombrosos en la tecnología de imágenes, desde sensores ópticos de alta velocidad que procesan más de dos millones de cuadros por segundo hasta pequeñas cámaras sin lentes que graban imágenes usando un solo píxel.
En un estudio publicado en Advanced Materials , investigadores del SANKEN (Instituto de Investigación Científica e Industrial) de la Universidad de Osaka han desarrollado un sensor óptico en una lámina ultrafina y flexible que se puede doblar sin romperse. De hecho, este sensor es tan flexible que funcionará incluso después de haberlo arrugado hasta formar una bola.
En una cámara, el sensor óptico es el dispositivo que detecta la luz que ha pasado a través de una lente, similar a la retina dentro del ojo humano.
"Los sensores ópticos convencionales se construyen utilizando semiconductores inorgánicos y materiales ferroeléctricos", afirma Rei Kawabata, autor principal del estudio. "Esto hace que los sensores se pongan rígidos y no puedan doblarse. Para evitar este problema, buscamos una forma diferente de detectar la luz".
En lugar de los sensores de luz tradicionales, los investigadores utilizan una serie de pequeños fotodetectores de nanotubos de carbono impresos en un sustrato de polímero ultrafino (menos de 5 μm). Cuando se exponen a la luz, los nanotubos de carbono se calientan, creando un gradiente térmico que luego genera una señal de voltaje.
Dopar los nanotubos con soportes químicos durante la impresión aumenta aún más su sensibilidad. Utilizando estos nanotubos se puede medir tanto la luz visible como la luz infrarroja, como la relacionada con el calor o las moléculas.
Además de los sensores de nanotubos de carbono, también se imprimen transistores orgánicos en el sustrato de polímero para organizar las señales de voltaje en una señal de imagen. Para leer esta señal, no es necesario conectar físicamente una computadora mediante cables al sensor. En su lugar, se utiliza un módulo Bluetooth inalámbrico.
"Junto con este sistema inalámbrico, nuestro generador de imágenes puede fijar objetos blandos y curvos para analizar sus superficies o su interior sin dañarlos", afirma Teppei Araki, autor principal del estudio.
Los investigadores construyeron un prototipo del sensor óptico de tipo lámina y probaron su capacidad para detectar el calor de objetos como dedos o cables humanos, así como la glucosa que fluye a través de tubos. Descubrieron que el sensor óptico tiene una alta sensibilidad en una amplia gama de longitudes de onda. Además, a temperatura ambiente y condiciones atmosféricas, las pruebas demostraron que tiene una alta durabilidad a la flexión y funciona incluso después de arrugarse.
Las ventajas únicas de este sistema de medición inalámbrico y sensor óptico de tipo hoja conducirán a formas nuevas y más sencillas de realizar muchas tareas, como evaluar la calidad del líquido sin necesidad de tomar muestras. Los investigadores creen que es muy prometedor en muchas aplicaciones, como imágenes no destructivas, dispositivos portátiles y robótica blanda.
Más información: Rei Kawabata et al, Generador de imágenes inalámbrico ultraflexible integrado con circuitos orgánicos para análisis térmico infrarrojo de banda ancha, Materiales avanzados (2024). DOI:10.1002/adma.202309864
Información de la revista: Materiales avanzados
Proporcionado por la Universidad de Osaka
