印度孟買理工學(xué)院（IIT-B）的一組研究人員開發(fā)了超薄的下一代光學(xué)傳感器原型，該原型可用于生物成像，可穿戴電子設(shè)備，環(huán)境監(jiān)測，國防和電信等應(yīng)用。

諸如光電探測器之類的光學(xué)傳感器可以將光線轉(zhuǎn)換成電子信號。這些傳感器被用作電信中的光開關(guān)，用于在國防和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備中捕獲圖像，用于污染控制的有毒氣體監(jiān)測器以及用于可再生能源發(fā)電的光伏電池。

然而，當前使用的常規(guī)光學(xué)傳感器是由厚硅或III-V族化合物半導(dǎo)體制成的，耗電較大。因此，它們很難在新興應(yīng)用中使用，例如可穿戴設(shè)備，柔性電子產(chǎn)品以及用于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的多傳感器網(wǎng)絡(luò)。

因此，由IIT-B電氣工程學(xué)教授Saurabh Lodha領(lǐng)導(dǎo)的研究人員設(shè)計了一種超薄光學(xué)傳感器的原型，該原型使用類石墨烯的二維（2D）材料制成，該材料具有很高的光學(xué)靈敏度并且還可以發(fā)電。由于這些2D材料具有出色的電子，機械和光學(xué)特性，因此克服了常規(guī)光學(xué)傳感器的局限性。

他們的研究發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會月刊同行評審期刊《納米快報》上。

“在開始進行原型設(shè)計之前，我們進行了數(shù)輪理論計算。材料的厚度至關(guān)重要。我們發(fā)現(xiàn)，石墨烯族中的兩種特定材料以適當?shù)暮穸认嗷ザ询B時，會形成異質(zhì)結(jié)，從而產(chǎn)生出色的光電性能，并能夠從可見光到紅外光進行寬帶光檢測，這是無法實現(xiàn)的。該項目的主要研究人員Lodha說。

“ IIT-B的最新工作引起了設(shè)備界的極大興趣；有望為該領(lǐng)域提供一個新的方向，因為它利用了兩種不同的2D材料（僅幾原子層薄）的交界處的光敏和能量收集潛力。納米科學(xué)與工程中心（CeNSE）助理教授Digbijoy Nath說，我們將其稱為“層間帶隙”，據(jù)我所知，沒有人對它進行過研究或報道過，以證明其具有可觀的太陽能電池性能和超快光電探測器。班加羅爾的印度科學(xué)研究所（IISc）不在研究范圍之內(nèi)。

理論計算是在IIT-B進行的，澳大利亞莫納什大學(xué)（Monash University）提供了投入，原型機是在IIT-B的納米加工工廠制造的。該研究的第一作者，博士生Abin Varghese說，與孟買的塔塔基礎(chǔ)研究所合作，對傳感器的關(guān)鍵理論預(yù)測進行了實驗驗證。

“使用低維材料進行光電檢測的大多數(shù)研究都集中于增強一個或兩個性能參數(shù)，通常以其他指標為代價。但是，正是這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)平臺的多功能卓越性使其前景廣闊，使我們更接近于實際技術(shù)。” Lodha說。

“將來，我們計劃使用晶圓級材料生長技術(shù)將這項工作從實驗室推廣到晶圓廠。然后，我們計劃整合光學(xué)，氣體和熱傳感器，以構(gòu)建節(jié)能的物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)。”