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(noticias nanowerk) En el Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST), el profesor Ji-woong Yang del Departamento de Ciencia e Ingeniería de la Energía ha logrado un logro innovador. En colaboración con el equipo del profesor Moon-kee Choi del Departamento de Ingeniería de Nuevos Materiales del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan y el grupo del profesor Dae-hyeong Kim del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad Nacional de Seúl, han conseguido el sistema más avanzado del mundo. Quantum, respetuoso con el medio ambiente, desarrolla un fotosensor puntual. Lo que cabe destacar es que este dispositivo funciona sin fuente de alimentación externa y utiliza el efecto fotovoltaico para una medición estable de la señal luminosa.
Estos resultados fueron publicados en ACS Nano (“Fotodetectores de puntos cuánticos de Cu-In-Se, ultrafinos, autoalimentados y sin metales pesados para el control de la salud de dispositivos portátiles”).
Esta innovación es particularmente relevante hoy en día, ya que el envejecimiento de la población y la pandemia de COVID-19 aumentan la necesidad de dispositivos de control de la salud que puedan usarse cómodamente durante períodos prolongados. Los fotosensores tradicionales basados en silicio, a menudo considerados demasiado pesados y rígidos para un uso prolongado, tienen dificultades para capturar con precisión las señales biométricas porque no pueden mantener un contacto cercano con la piel.
En un avance científico significativo, el Premio Nobel de Química de este año honró a tres científicos por su trabajo innovador sobre puntos cuánticos, los componentes básicos de la nanociencia. Estas partículas semiconductoras ultrapequeñas, de apenas nanómetros de tamaño, tienen propiedades ópticas y eléctricas superiores en comparación con los semiconductores convencionales. Esto permite una separación más rápida de electrones y huecos de electrones, lo que los hace ideales para aplicaciones de fotosensores. Sin embargo, la mayoría de los fotosensores de puntos cuánticos utilizados en la investigación actual son estructuras gruesas del tamaño de una micra que a menudo contienen metales pesados tóxicos como el sulfuro de plomo, lo que los hace inadecuados para las tecnologías portátiles.
El equipo de investigación desacreditó las suposiciones comunes sobre el peor rendimiento de los puntos cuánticos verdes y revolucionó el campo. Mejoraron las propiedades eléctricas de los puntos cuánticos de seleniuro de cobre, indio y seleniuro (Cu-In-Se) libres de metales pesados controlando cuidadosamente su tamaño y composición. Además, desarrollaron una innovadora capa de transferencia de carga híbrida orgánica-inorgánica adaptada a estos puntos cuánticos. El resultado fue un fotosensor ecológico que supera a sus homólogos tóxicos.
El fotosensor de puntos cuánticos ecológico del equipo demuestra un rendimiento excepcional con una capa de absorción de puntos cuánticos de sólo unos 40 nanómetros. Además, tiene extraordinarias capacidades de detección de luz sin necesidad de una fuente de alimentación externa, lo que lo hace ideal para aplicaciones de fotosensores portátiles. Los investigadores ampliaron esta tecnología desarrollando un sensor de pulso portátil. Este sensor combina el fotosensor con una fuente de luz sobre un sustrato de polímero flexible, lo que garantiza un funcionamiento estable incluso en condiciones de curvatura severa y durante diversas actividades físicas como caminar y correr.
En sus comentarios, el profesor Ji-woong Yang de la DGIST destacó el éxito en el desarrollo de un fotosensor de puntos cuánticos respetuoso con el medio ambiente y de alto rendimiento mediante el control estructural estratégico y la optimización de capas. Mientras tanto, el profesor de la UNIST, Moon-kee Choi, imaginó diversas aplicaciones para la tecnología, que van desde cámaras lidar e infrarrojas hasta sistemas portátiles de monitoreo de atención médica de próxima generación, gracias a su diseño ultradelgado y altamente flexible y a su independencia de fuentes de energía externas.
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