ساخت حسگری حساس با استفاده از گرافن

پژوهشگران سنگاپوری با استفاده از گرافن موفق به ساخت شناساگر نوری شدند که ۸۰۰ مرتبه از شناساگرهای قبلی حساس‌تر است. همچنین این حسگر از حسگرهای مبتنی بر CMOS امروزی که در دوربین‌های دیجیتال استفاده می‌شود ۱۰ مرتبه حساس‌تر است.

پژوهشگران سنگاپوری با استفاده از گرافن موفق به ساخت شناساگر نوری شددند که ۸۰۰ مرتبه از شناساگرهای قبلی حساس‌تر است. همچنین این حسگر از حسگرهای مبتنی بر CMOS امروزی که در دوربین‌های دیجیتال استفاده می‌شود ۱۰ مرتبه حساس‌تر است.
مدت‌هاست که محققان می‌دانند که گرافن دارای خواص الکترونیکی و استحکامی منحصر به‌فردی است. این ماده می‌تواند نور را در طول موج‌های مختلف جذب کند. اخیرا نیز دانشمندان دریافته‌اند که گرافن به شدت به نور حساس بوده و به سرعت به آن پاسخ می‌دهد. در واقع در اثر برخورد هر فوتون به گرافن تعداد زیادی جرقه ایجاد می‌شود. این ویژگی‌ها موجب می‌شود تا گرافن از نظر تئوری بتواند به‌عنوان حسگر در دوربین‌ها و سلول‌های فتوولتائیک مورد استفاده قرار گیرد. اخیرا محققان دانشگاه صنعتی نانیانگ موفق شدند تا این تئوری را به‌صورت عملی به اثبات برسانند.

شناساگر نوری گرافنی که این گروه تحقیقات سنگاپوری ساخته است می‌توان پاسخ‌دهی ۸٫۶۱ آمپر در وات را داشته باشد در حالی که شناساگرهای گرافنی قبلی تنها ۱۰ میلی‌امپر در وات قدرت پاسخ‌دهی داشتند. این بدان معناست که حساسیت این دستگاه ۸۶۰ بار بیشتر است. شناساگرهای نوری مورد استفاده در دوربین‌های دیجیتال حساسیتی برابر یک دهم این سیستم جدید دارند. یکی از مزایای این حسگر جدید آن است که نسبت به محدوده وسیعی از طول موج‌ها حساس است به‌طوری که از طول موج مرئی تا مادون قرمز نزدیک را پوشش می‌دهد.
برای رسیدن به این حساسیت، محققان از یک ترانزیستور گرافنی تک لایه استفاده کردند. سپس روی آن یک لایه تیتانیوم قرار دادند. این لایه تیتانیومی شسته شده و در نهایت ساختار گرافنی شبیه نقاط کوانتومی باقی می‌ماند. این ساختار به‌صورت شناساگر نوری عمل می‌کند. زمانی که فوتون به آن برخورد می‌کند ترانزیستور روشن می‌شود و تصویر ایجاد می‌شود.
هرچند نتایج این پروژه قابل توجه است اما هنوز نمی‌توان از شناساگرهای گرافنی در دوربین‌ها استفاده کرد. دلیل این امر محدودیت تولید گرافن است محققان این پروژه گرافن را با لایه برداری ایجاد کرده و با انبرک جابه جا کردند این امر برای تولید انبوه مشکل ساز است و باید راهکاری برای آن ارائه شود.
با این حال محققان معتقداند که این نوع شناساگر می‌تواند در سیستم‌‌های اپتوالکترونیکی مورد استفاده قرار گیرد، سیستم‌هایی که در آنها قطعات نوری و الکترونیکی در یک تراشه قرار می‌گیرند. با این کار شبکه‌های فیبر نوری سریع‌تر کار خواهند کرد.