تولید حسگر لیزر با استفاده از روکش نانولوله‌ای

محققان مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) با بهره‌گیری از تاریکی، شناساگری برای
اندازه‌گیری توان تابش‌های لیزری ساخته‌اند. روی این شناساگر با جنگلی از نانولوله‌های
کربنی که تاریک‌ترین ماده جهان بوده و تقریباً هیچ نوری را در محدوده تابش‌های مرئی
و بخشی از مادون قرمز از خود منعکس نمی‌کند، پوشانده شده است.

مؤسسه ملی استاندارد و فناوری از این شناساگر اَبَرتاریک برای اندازه‌گیری دقیق
تابش‌های لیزری، تولید مبتنی بر لیزر، تبدیل انرژی خورشیدی، حسگرهای صنعتی و
حسگرهای ماهواره‌ها استفاده خواهد کرد.

محققان NIST با الهام‌گیری از مقاله مؤسسه پلی‌تکنیک Rensselaer درباره «تاریک‌ترین
ماده ساخت بشر» که در سال ۲۰۰۸ منتشر شده است، آرایه‌ای کم‌پشت از نانولوله‌های
خالص را به شکل روکش روی یک حسگر حرارتی به کار برده و شناساگری برای اندازه‌گیری
توان لیزر تولید کردند. یکی از محققان دانشگاه Stony Brook در نیویورک این روکش
نانولوله‌ای را رشد داده است. این روکش نور لیزر را جذب کرده و آن را به حرارت
تبدیل می‌کند؛ حرارت تولید شده به‌وسیله‌ی ماده پیروالکتریک (در اینجا تانتالات
لیتیوم) ثبت می‌شود. حرارت تولید شده جریانی ایجاد می‌کند که برای تشخیص توان لیزر
استفاده می‌شود. هر چقدر روکشِ روی حسگر تیره‌تر باشد، نور بیشتری را (به‌‌جای
انعکاس) جذب کرده و در نتیجه دقت حسگر افزایش می‌یابد. میزان انعکاس این شناساگر
جدید در محدوده تابش‌های با طول موج۴۰۰ نانومتر (بنفش) تا ۴ میکرومتر (مادون قرمز
نزدیک) ۱/۰ درصد و در محدوده تابش‌های ۴ تا ۱۴ میکرومتر (مادون قرمز) ۱ درصد است.
کار محققان NIST از این نظر که نانولوله‌ها را روی یک ماده پیروالکتریک رشد داده‌اند
منحصربه‌فرد است، در حالی که گروه‌های دیگر این ماده را روی سیلیکون رشد داده بودند.
برنامه بعدی این گروه گسترش محدوده عملکرد کالیبره این ابزار تا ۵۰ یا حتی ۱۰۰
میکرومتر است تا بدین ترتیب ابزار استانداردی برای اندازه‌گیری توان تابش‌های
تراهرتز تولید نمایند.

نانولوله‌های کربنی دارای ویژگی‌های خوبی برای استفاده در روکش‌های حسگر حرارتی
هستند. بخشی از این امر به رسانایی حرارتی بالای این ماده مربوط می‌شود؛ به‌عنوان
مثال میزان انعکاس نیکل فسفری کمتر از نانولوله‌هاست، اما این ماده حرارت را به‌خوبی
نانولوله‌ها منتقل نمی‌کند.

این ماده نانولوله‌ای جدید تاریک‌تر از مواد مرجع مختلف برای رنگ سیاه است که سال‌ها
قبل به‌وسیله‌ی NIST برای کالیبره کردن تجهیزات تولید شده‌اند.

جزئیات این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده است.