Alors que la technologie portable est sollicitée pour le suivi de la santé, une équipe de chercheurs a réalisé une prouesse technologique qui pourrait changer la donne. Ils ont mis au point un photorécepteur quantique écologique, sans précédent, qui fonctionne sans aucune source d’énergie externe.
Le professeur Ji-woong Yang du Département des sciences et de l’ingénierie de l’énergie de l’Institut de science et de technologie de Daegu Gyeongbuk (DGIST) a travaillé en collaboration avec l’équipe du professeur Moon-kee Choi du Département d’ingénierie des nouveaux matériaux de l’Institut national de science et de technologie d’Ulsan et le groupe du professeur Dae-hyeong Kim du Département de génie chimique et biomoléculaire de l’Université nationale de Séoul.
Ensemble, ils ont développé le photorécepteur quantique écologique le plus avancé au monde. Ce dispositif fonctionne sans aucune source d’énergie externe, exploitant l’effet photovoltaïque pour une mesure stable du signal lumineux.
Une technologie adaptée à notre époque
La pertinence de cette innovation est particulièrement marquée aujourd’hui, alors que la population vieillissante et la pandémie de COVID-19 amplifient le besoin de dispositifs de surveillance de la santé qui peuvent être portés confortablement pendant de longues périodes.
Les photorécepteurs traditionnels à base de silicium, souvent jugés trop lourds et rigides pour un port à long terme, ont du mal à capter avec précision les signaux biométriques en raison de leur incapacité à maintenir un contact étroit avec la peau.
Les points quantiques : des éléments clés de la nanoscience
Cette année, le prix Nobel de chimie a honoré trois scientifiques pour leur travail précurseur sur les points quantiques, les éléments constitutifs de la nanoscience. Ces particules semi-conductrices ultra-petites, mesurant seulement quelques nanomètres, possèdent des propriétés optiques et électriques supérieures à celles des semi-conducteurs conventionnels. Cela permet une séparation plus rapide des électrons et des trous d’électrons, les rendant idéaux pour les applications de photorécepteurs.
Un photorécepteur quantique écologique performant
Contre toute attente, l’équipe de recherche a réussi à améliorer les propriétés électriques des points quantiques de cuivre-indium-sélénium (Cu-In-Se), exempts de métaux lourds, grâce à un contrôle méticuleux de leur taille et de leur composition.
De plus, ils ont développé une couche de transfert de charge hybride organique-inorganique innovante adaptée à ces points quantiques, aboutissant à un photorécepteur écologique qui surpasse ses homologues toxiques.
Des applications prometteuses
Le photorécepteur quantique écologique de l’équipe présente des performances exceptionnelles avec une couche d’absorption de points quantiques d’environ 40 nanomètres. Il démontre également des capacités remarquables de détection de la lumière sans nécessiter de source d’énergie externe, le rendant très adapté pour les applications de photorécepteurs portables.
Les chercheurs ont encore étendu cette technologie en créant un capteur de pouls portable. Ce capteur combine le photorécepteur avec une source de lumière sur un substrat polymère flexible, garantissant un fonctionnement stable même sous une courbure significative et pendant diverses activités physiques comme la marche et la course.
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En synthèse
La réussite de cette équipe de chercheurs dans le développement d’un photorécepteur quantique écologique de haute performance grâce à un contrôle structurel stratégique et à l’optimisation des couches est une réalisation majeure.
Cette technologie, grâce à son design ultra-mince, hautement flexible et indépendant des sources d’énergie externes, ouvre la voie à diverses applications, allant des lidars et des caméras infrarouges aux systèmes de surveillance de la santé portables de nouvelle génération.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’un photorécepteur quantique ?
Un photorécepteur quantique est un dispositif qui utilise des points quantiques pour détecter et mesurer la lumière.
Pourquoi les points quantiques sont-ils importants pour cette technologie ?
Les points quantiques possèdent des propriétés optiques et électriques supérieures à celles des semi-conducteurs conventionnels, ce qui les rend idéaux pour les applications de photorécepteurs.
Qu’est-ce qui rend ce photorécepteur quantique écologique ?
Il est fabriqué à partir de points quantiques de cuivre-indium-sélénium (Cu-In-Se), qui sont exempts de métaux lourds toxiques généralement présents dans les photorécepteurs quantiques.
Quelles sont les applications potentielles de cette technologie ?
Elle peut être utilisée dans diverses applications, allant des lidars et des caméras infrarouges aux systèmes de surveillance de la santé portables de nouvelle génération.
Qu’est-ce qui rend ce photorécepteur adapté à une utilisation portable ?
Sa conception ultra-mince, sa flexibilité et son indépendance vis-à-vis des sources d’énergie externes le rendent idéal pour une utilisation dans des dispositifs portables.
Références
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST). « World’s most advanced eco-friendly quantum dot photosensor developed. »
