Science Advances に掲載されたばかりの研究 (ここであなたにリンクします) は、センサー技術の分野における驚くべき飛躍を示しています。 困惑するほど大きい。 実際、この文書は、光を電気信号に変換できる光センサー、フォトダイオードを提示しています。 信じられないほどの 200% の効率で。
はい、正解です。量子物理学に基づいたデバイスは、受け取るよりも多くのエネルギーを生成します。 鼻を上に向けないでください、私はすでにそれを行っています: それでも、研究はそこにあります.
そして、いつの日か、電力を必要としないヘルス モニタリング システムにつながる可能性があります。 しかし、一歩一歩進みましょう。
フォトダイオードの仕組み
フォトダイオードについて話すとき、効率とは 電気信号に変換できる光の粒子の数。 しかし、科学者が検討しているより具体的な側面があります: 光電子の収量です。 要約すると、光センサーに当たる光子によって生成される電子の数。
このタイプの収率は、いわゆる量子効率、つまり基本レベルで電荷を運ぶ粒子を生成する材料の能力によって決まります。 「フォトダイオードの世界で重要なのは量子効率です」と彼は確認します ルネ・ヤンセン、アイントホーフェン大学の化学エンジニア。 「太陽エネルギーの総量の代わりに、ダイオードが電子に変換する光子の数を数えてください。」 光電子の収量、したがってフォトダイオードの有効性を決定するのは、まさにこの量子効率です。
記録破りの光センサー
研究チームは、ペロブスカイト電池と有機電池という 70 種類の太陽電池を組み合わせたデバイスを組み立てることから研究を開始しました。 その結果、最初の XNUMX% という驚くべき量子効率が得られました。すでに非常に有望な出発点であったため、研究者はさらに先に進み、デバイスの性能をさらに改善するために追加の緑色の光を導入するようになりました。
そして、彼らは成功したようです： 実際、デバイスはすべての期待を上回りました。 フォトダイオードの量子効率は 200% に増加しました。なぜこの増加が起こったのかはまだ完全には理解されていませんが、研究者はいくつかの仮説を立てています。
光子がフォトダイオード材料に衝突すると、電子が励起されて移動し、電流に変換できる電荷が蓄積されます。
「緑色光を導入すると、ペロブスカイト層で電子を放出できると仮定しています。」 サイコロ 化学エンジニア リカルド・オレアロ、アイントホーフェン工科大学の、研究の著者の一人。 「これらの電子は、光子が別の層に衝突したときにのみ電流に変換されます。」
言い換えれば、赤外線光子が電子に変換されるたびに、それは「ボーナス」電子の「仲間」を受け取り、これが信じられないほどの200％（および潜在的により高い）効率を説明します.
「不可能な」光センサー: 本当に重要になる可能性があるため
まだ多くの疑問があり、研究が続けられていますが、中期的には、クリーン エネルギーの将来に向けた刺激的な発展にもつながる可能性があります。
近い将来、このテクノロジーのプラスの効果は次のようになります。 診断分野で. このような効率的な光センサーは、遠く離れた場所の光のわずかな変化でも検出できるため、心拍数や血圧の測定に特に役立ちます。
研究者チームは、この超薄型フォトダイオード (新聞紙の XNUMX 分の XNUMX の薄さ) を使用して、XNUMX メートル以上離れた指から反射される赤外線の変化を測定しました。 そこから、かなりの数を測定できます。
将来は
このような技術により、人はデバイスを着用しなくても、自分のバイタル ステータスをリモートで知ることができます。
血圧、心拍数、呼吸数などのパラメータは、何も触れずに観察できます。 スマートウォッチでも構いません。 このような光センサーに基づくデバイスの範囲内にいるだけで実行できます。
「すべてが照らされている」と言うのが適切です。
