Anche se non sempre ce ne rendiamo conto, i fotorilevatori contribuiscono notevolmente alla comodità della vita moderna. Noti anche come fotosensori, i fotorilevatori convertono l'energia luminosa in segnali elettrici per completare attività come l'apertura di porte scorrevoli automatiche e la regolazione automatica della luminosità dello schermo di un telefono cellulare in diverse condizioni di illuminazione.

Una nuova carta, pubblicato da un team di ricercatori della Penn State in ACS Nano , cerca di far progredire ulteriormente l'uso dei fotorilevatori integrando la tecnologia con il resistente vetro Gorilla, il materiale utilizzato per gli schermi degli smartphone prodotto da Corning Incorporated.

L'integrazione dei fotorivelatori con il vetro Gorilla potrebbe portare allo sviluppo commerciale di "vetro intelligente, " o vetro dotato di proprietà di rilevamento automatico. Il vetro intelligente ha una serie di applicazioni che vanno dall'imaging alla robotica avanzata, secondo i ricercatori.

"Ci sono due problemi da affrontare quando si tenta di produrre e ridimensionare fotorilevatori su vetro, " ha detto il ricercatore principale Saptarshi Das, assistente professore di ingegneria e meccanica (ESM). "Deve essere fatto utilizzando temperature relativamente basse, poiché il vetro si degrada alle alte temperature, e deve garantire che il fotorilevatore possa funzionare sul vetro utilizzando un'energia minima."

Per vincere la prima sfida, Da, insieme allo studente di dottorato ESM Joseph R. Nasr, determinato che il composto chimico bisolfuro di molibdeno era il miglior materiale da utilizzare come rivestimento sul vetro.

Quindi, Giosuè Robinson, Nicholas Simonson, professore di scienza e ingegneria dei materiali (MatSE) e dottorando MatSE, ha utilizzato un reattore chimico a 600 gradi Celsius, una temperatura sufficientemente bassa da non degradare il vetro Gorilla, per fondere insieme il composto e il vetro. Il passo successivo è stato trasformare il vetro e il rivestimento in un fotorilevatore modellandolo utilizzando uno strumento di litografia a fascio di elettroni convenzionale.

"Abbiamo quindi testato il vetro utilizzando l'illuminazione a LED verde, che imita una fonte di illuminazione più naturale a differenza dell'illuminazione laser, che è comunemente usato in ricerche analoghe sull'optoelettronica, " ha detto Nasr.

Il corpo ultrasottile dei fotorivelatori al bisolfuro di molibdeno consente un migliore controllo elettrostatico, e garantisce che possa funzionare a bassa potenza, un'esigenza fondamentale per la tecnologia del vetro intelligente del futuro.

"I fotorilevatori devono lavorare in luoghi con risorse limitate o inaccessibili che per natura non hanno accesso a fonti di elettricità illimitata, " Das ha detto. "Pertanto, devono fare affidamento sul pre-immagazzinamento della propria energia sotto forma di energia eolica o solare".

Se sviluppato commercialmente, il vetro intelligente potrebbe portare a progressi tecnologici in ampi settori dell'industria, compresi quelli manifatturieri, infrastrutture civili, energia, assistenza sanitaria, trasporti e ingegneria aerospaziale, secondo i ricercatori. La tecnologia potrebbe essere applicata nell'imaging biomedico, sorveglianza di sicurezza, rilevamento ambientale, comunicazione ottica, visione notturna, sistemi di rilevamento del movimento e prevenzione delle collisioni per veicoli autonomi e robot.

"Il vetro intelligente sui parabrezza delle auto potrebbe adattarsi ai fari abbaglianti in arrivo durante la guida notturna spostando automaticamente la sua opacità utilizzando la tecnologia, "Ha detto Robinson. "E i nuovi aerei Boeing 757 potrebbero utilizzare il vetro sui finestrini per consentire a piloti e passeggeri di oscurare automaticamente la luce solare".