科学家微调碳纳米管获得柔性指尖可穿戴太赫兹成像仪

2019-04-03 来源:材料科技在线 我要评论(0) 字号:

(a)将碳纳米管太赫兹成像仪放置在指尖上,很容易缠绕成曲面。(b)只要插入并旋转附着在指尖上的柔性太赫兹成像仪,就可以清楚地检测到管道内的损坏。图片来源:ACS应用纳米材料

东京工业大学的研究员开发出基于化学可调碳纳米管材料的柔性太赫兹成像仪。这些发现扩大了太赫兹的应用范围,包括其环绕式处理、可穿戴技术应用以及大面积光子器件应用。

碳纳米管(CNTs) 开始掀起电子世界风暴,现在它们在太赫兹(THz)技术应用中迈出了一大步。

由于其优异的导电性和独特的物理性能,碳纳米管是下一代电子器件的一个有最具吸引力的选择。最有希望的发展之一是它们在THz器件中的应用。从机场安全,食品检验和艺术认证到医疗和环境传感技术,在广泛的应用范围内,太赫兹成像仪越来越多的成为一个安全和可行的用于替代传统成像系统的选择。

太赫兹探测器可以为广泛的工业应用提供实时成像这种需求,这推动了对低成本、灵活的太赫兹成像系统的研究。东京工业大学(东京科技)未来科学与技术跨学科研究实验室的Yukio Kawano是这一领域的世界知名专家。例如,2016年他发表了基于多排列碳纳米管的可穿戴太赫兹技术的研究进展。

Kawano和他的团队此后一直在研究各种类型的CNT材料的THz检测性能。他们认识到要满足工业规模应用的需要,还有大量的改进空间。

CNT-THz成像仪清晰、无损地显示出信封内的金属纸夹。图片来源:ACS应用纳米材料

目前他们发表了用于CNT薄膜的柔性太赫兹成像仪的发展情况。它可以进行精细调谐,以最大限度地提高太赫兹探测器性能。

发表在ACS应用纳米材料的研究结果显示,新的太赫兹成像仪是基于化学可调半导体CNT薄膜。

通过使用一种被称为离子液体浇注的技术,研究人员证明,它们可以获得对厚度为30微米的CNT薄膜有关的THz探测器性能进行高度控制的关键因素。厚度这一点对于成像仪保持其独立的形状和灵活性是很重要的,如图1所示。

“此外。”该团队说:“我们开发了基于变浓度掺杂溶液的无栅费米能级调谐以及制作费米能级调谐的p-n结CNT-THz成像仪。” 在使用这种新型成像器的实验中,研究人员成功地实现了金属信封在标准信封内的可视化(见图2)。

在不久的将来,新的太赫兹成像仪的可弯曲性和进一步微调的可能性将扩大开发的基于CNT的器件的范围。

此外,低成本的制造方法,例如喷墨涂层可以使大面积THz成像器件更容易获得。

原文来自phys,原文题目:Scientists fine-tune carbon nanotubes for flexible, fingertip-wearable terahertz imagers,由材料科技在线团队翻译整理

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