Материал, используемый в органических солнечных элементах, также может быть использован в качестве датчиков освещенности в электронике. Это было показано исследователями из Университета Линчепинга, Швеция, которые разработали тип датчика, способного обнаруживать красный свет с круговой поляризацией. Их исследование, опубликованное в журнале Nature Photonics, прокладывает путь к созданию более надежных самоуправляемых транспортных средств и других применений, где важно ночное зрение.
Некоторые жуки с блестящими крыльями, личинки светлячков и разноцветные креветки-богомолы отражают особый вид света, известный как свет с круговой поляризацией. Это происходит из-за микроскопических структур в их оболочке, которые особым образом отражают электромагнитные световые волны.
Свет с круговой поляризацией также имеет множество технических применений, таких как спутниковая связь, биоизображение и другие сенсорные технологии. Это связано с тем, что свет с круговой поляризацией несет огромное количество информации из-за того, что электромагнитное поле вокруг светового луча закручивается по спирали либо вправо, либо влево.
Чтобы обнаружить свет с круговой поляризацией, вам нужен материал, который может определить, в какую сторону закручена спираль. В настоящее время существуют материалы, которые могут обнаруживать и декодировать свет с круговой поляризацией почти во всем спектре видимого света, за исключением ближней инфракрасной области. Исследователи из Университета Линчепинга в настоящее время разработали материал, обычно используемый для органических солнечных элементов, который улавливает именно эти световые лучи.
“Создание высококачественных датчиков, способных обнаруживать свет с круговой поляризацией в ближнем инфракрасном спектре, долгое время было сложной задачей. Но благодаря дальнейшей разработке материала, обычно используемого в солнечных элементах, теперь мы можем обнаруживать свет с круговой поляризацией по всему спектру видимого света”, – говорит Фэн Гао, профессор кафедры физики, химии и биологии (IFM) Университета Линчепинга.
Это открытие прокладывает путь к техническим решениям там, где ночное зрение жизненно важно, например, в самоуправляемых автомобилях. Тот факт, что материал легкий, а процесс изготовления простой, делает его пригодным для использования в небольших и дешевых датчиках.
Материал солнечного элемента состоит из полимеров (длинных цепочек углеводов) и может иметь сферическую молекулярную структуру, известную как фуллерен, или другую структуру, и тогда материал называется нефуллереновым. Материал, используемый в текущем исследовании, не является фуллереном, что оказалось преимуществом в солнечных элементах, а также в других областях применения, таких как датчики освещенности.
Способность этого материала воспринимать свет с круговой поляризацией обусловлена его хиральностью, то есть способом взаимодействия молекул со светом. Хиральность в молекулах легче всего объяснить с помощью пары рук. Ваша правая и левая руки устроены одинаково, но являются зеркальным отражением друг друга и, следовательно, выполняют несколько разные функции. Благодаря хиральности различные молекулы могут определять, движется ли электромагнитное излучение по спирали вправо или влево.
“Следующий шаг – расширить эти испытания, включив в них несколько различных материалов, и изучить, как в них взаимодействуют молекулы и свет. Таким образом, мы надеемся, что сможем повысить эффективность”, – говорит Ли Ван, научный сотрудник IFM.
Руи Чжан, также постдок в IFM, добавляет: “Контроль упаковки между молекулами может быть очень важен”.