Hợp tác

11 Tháng 10, 2017
 

Nghiên cứu phát triển cảm biến quang có khả năng thay đổi chiều của dòng quang điện khi thay đổi màu sắc của ánh sáng chiếu tới

Trong hợp tác giữa Khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano, Trường Đại học Công nghệ (Đại học Quốc gia Hà Nội) và Công ty IMRA Japan, tập đoàn AISIN AW, Nhật Bản, các nhà nghiên cứu đã phát triển thành công một loại cảm biến quang hoạt động theo nguyên lý phát xạ điện tử từ các cấu trúc nano kim loại, có khả năng thay đổi chiều của dòng quang điện theo bước sóng của ánh sáng chiếu tới. Ngoài hai đơn vị này, các đơn vị tham gia vào nghiên cứu này gồm có: Đại học Hokkaido (Nhật Bản), Viện Khoa học Vật liệu (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), Đại học Tokyo (Nhật Bản), Đại học California at Los Angeles (Mỹ) và Đại học Quốc gia Chao Tung (Đài Loan). Kết quả nghiên cứu này vừa được xuất bản trên tạp chí Nature Communications vào ngày 03/10/2017:

Interplay of hot electrons from localized and propagating plasmons, Nature Communications 8, article number 771 (2017)   (https://www.nature.com/articles/s41467-017-00815-x).

Khi có ánh sáng kích thích phù hợp, các điện tử tự do trên bề mặt của các cấu trúc nano kim loại sẽ dao động tập thể. Lượng tử hóa của các dao động này được gọi là plasmon. Sau khi được kích thích, plasmon sẽ bị suy hao và tắt dần. Quá trình suy hao plasmon có thể dẫn tới hiện tượng phát xạ điện tử khỏi bề mặt kim loại và gây ra hiện tượng quang điện, tạm gọi là hiện tượng “quang điện nội” để phân biệt với hiện tượng quang điện được khám phá bởi Albert Einstein. Trong nghiên cứu nêu trên, các nhà khoa học đã khai thác tính chất phát xạ điện tử phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích từ các cấu trúc nano vàng hình cầu và các màng vàng hai chiều để phát triển thành công cảm biến quang thế hệ mới. Cụ thể, linh kiện cảm biến sẽ có dòng quang điện âm nếu kích thích với ánh sáng màu xanh và có dòng quang điện dương nếu kích thích với ánh sáng màu đỏ. Thông qua việc thay đổi kích thước hạt nano vàng và một số thông số khác, các nhà nghiên cứu có thể điều khiển được giá trị bước sóng mà tại đó dòng quang điện đổi dấu.

Nghiên cứu này mở ra các khả năng ứng dụng trong tương lai như thiết bị chuyển đổi quang điện trong năng lượng tái tạo, cảm biến sinh học kiểu mới và truyền dẫn thông tin ở khoảng cách xa.