Uma nova maneira de detectar a luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/01/2024

O sensor é fabricado em forma de folhas flexíveis, facilitando ainda mais sua aplicação.
[Imagem: Rei Kawabata et al. - 10.1002/adma.202309864]

Sensor óptico macio e flexível

Pesquisadores japoneses desenvolveram um novo tipo de sensor de luz que é totalmente diferente dos sensores usados nas câmeras digitais e outras aplicações correntes, abrindo o caminho para dispositivos que vão muito além da simples captura de imagem.

Em uma câmera, o sensor óptico é o dispositivo que detecta a luz que passa por uma lente, semelhante à retina dentro do olho humano.

Em vez dos materiais rígidos tradicionais, o novo sensor de luz é feito com nanotubos de carbono e transistores orgânicos, tudo disposto em um filme de polímero ultrafino, permitindo tanto novas aplicações de imagem e robótica, quanto métodos de análise não-destrutivos para a indústria - ele é macio, flexível e sem fio.

"Os sensores ópticos convencionais são construídos usando semicondutores inorgânicos e materiais ferroelétricos. Isso torna os sensores rígidos e incapazes de dobrar. Para evitar esse problema, procuramos uma maneira diferente de detectar a luz," disse Rei Kawabata, da Universidade de Osaka.

O resultado é um fotodetector tão flexível que ele funciona mesmo depois de ter sido amassado em uma bola.

"Juntamente com este sistema sem fio, nosso gerador de imagens pode ser posto sobre objetos macios e curvos para analisar suas superfícies ou interiores sem danificá-los," disse o professor Teppei Araki.

Detecção e geração de imagens de luz, calor e moléculas usando os novos sensores ópticos.
[Imagem: Rei Kawabata et al. - 10.1002/adma.202309864]

Múltiplas aplicações

Em substituição aos materiais convencionais, os pesquisadores usaram uma série de minúsculos nanotubos de carbono impressos em um substrato de polímero ultrafino (menos de 5 micrômetros). Quando expostos à luz, os nanotubos de carbono aquecem, criando um gradiente térmico que gera um sinal de voltagem.

A dopagem dos nanotubos com transportadores químicos durante a impressão aumenta ainda mais a sua sensibilidade, criando fotodetectores muito sensíveis e com uma grande vantagem: Eles podem detectar tanto a luz visível quanto a luz infravermelha, como a relacionada ao calor ou às moléculas.

Junto com os sensores de nanotubos de carbono, transistores orgânicos também são impressos no substrato polimérico para organizar os sinais de tensão em um sinal de imagem. Para ler este sinal, não são necessárias conexões físicas, podendo ser usado um módulo Bluetooth sem fio acoplado à rede de sensores.

Os pesquisadores construíram um protótipo e testaram sua capacidade de detectar o calor de objetos como dedos humanos e fios metálicos, bem como a glicose fluindo através de tubos. O sensor óptico apresentou alta sensibilidade em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Além disso, em temperatura ambiente e em condições atmosféricas, os testes mostraram que ele possui alta durabilidade à flexão e funciona mesmo depois de amassado.

São vantagens que abrem caminho para que este sistema de detecção de luz sem fio seja usado em técnicas novas e mais simples de realizar muitas tarefas, como avaliar a qualidade de líquidos sem a necessidade de retirar amostras. Os pesquisadores listam ainda outras possibilidades de aplicações, como imagens não destrutivas, dispositivos vestíveis e robótica macia.

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