Utilizzando tappeti di nanotubi di carbonio allineati, i ricercatori della Rice University e dei Sandia National Laboratories hanno creato un dispositivo elettronico a stato solido cablato per rilevare la luce polarizzata in un'ampia fascia dello spettro visibile e infrarosso.

La ricerca è disponibile online sulla rivista dell'American Chemical Society ACS Nano .

"Rilevare la luce polarizzata è estremamente utile, " ha detto Junichiro Kono di Rice, professore di ingegneria elettrica e informatica e di fisica e astronomia. "Molti animali e insetti possono vedere la luce polarizzata e usarla per la navigazione, comunicazione e altro. Gli umani non possono vedere la luce polarizzata, quindi ci affidiamo ai dispositivi per farlo per noi."

La maggior parte dei dispositivi non è in grado di rilevare direttamente la luce polarizzata. Anziché, gli ingegneri posizionano una griglia o un filtro davanti al rivelatore.

"Il nostro fotorilevatore discerne intrinsecamente la luce polarizzata, proprio come i fotorecettori negli occhi di animali e insetti che vedono la luce polarizzata, ", ha affermato François Léonard ai Laboratori Nazionali Sandia, uno dei principali ricercatori dello studio.

La luce polarizzata è costituita da singole onde elettromagnetiche che oscillano parallelamente l'una all'altra. L'effetto si crea quando la luce si riflette da un materiale trasparente, ecco perché gli occhiali da sole polarizzati riducono il riverbero dell'acqua, vetro e altre superfici. Gli astronomi usano la luce polarizzata in diversi modi, e ci sono un certo numero di applicazioni per la polarimetria nelle comunicazioni e nell'esercito.

Il nuovo fotorilevatore di Rice è l'ultimo sviluppo di una collaborazione tra Rice e Sandia nell'ambito del programma del National Institute for Nano Engineering di Sandia, che è finanziato dal Dipartimento dell'Energia. A febbraio, Kono, Léonard e colleghi hanno descritto un nuovo metodo per realizzare fotorivelatori da tappeti di nanotubi di carbonio:lunghi, tubi stretti di carbonio puro larghi circa quanto un filamento di DNA.

I tappeti di nanotubi utilizzati nei fotorivelatori sono coltivati ​​nel laboratorio del chimico del riso Robert Hauge, che ha aperto la strada a un processo per la crescita di nanotubi densi su superfici piane. Xiaowei He, uno studente laureato nel gruppo di Kono, trovato un modo per utilizzare la pellicola di teflon per appiattire questi nanotubi strettamente imballati in modo che siano allineati nella stessa direzione. Ogni tappeto contiene decine di varietà di nanotubi, e circa due terzi delle varietà sono semiconduttori. Poiché ciascuna delle varietà di semiconduttori interagisce con una specifica lunghezza d'onda della luce, Il team di Kono è stato in grado di dimostrare nei suoi primi lavori che l'appiattimento, tappeti allineati di nanotubi potrebbero fungere da fotorivelatori ad ampio spettro.

Nel ACS Nano studio, autore principale Ha usato sostanze chimiche chiamate "droganti" per alterare le proprietà elettriche dei tappeti di nanotubi. Ha creato due tipi di tappeto, uno con portatori con carica positiva (tipo p) e un altro con portatori con carica negativa (tipo n). Sovrapponendo sezioni di questi due, Lui e i suoi colleghi hanno creato un dispositivo chiamato giunzione p-n, che è un elemento fondamentale della microelettronica.

"Il nostro lavoro fornisce un nuovo percorso per la realizzazione di fotorivelatori sensibili alla polarizzazione che potrebbero essere abilitati su superfici flessibili o non planari, " Egli ha detto.