В РТУ МИРЭА создали фотодетекторы, которые повысят качество фитнес-трекеров и умных часов
Новые устройства от ученых РТУ МИРЭА обладают повышенной чувствительностью и способностью различать поляризацию света. Благодаря гибкости и тонкости двухмерных материалов, сенсоры на их основе могут быть интегрированы в прототипы умных часов, фитнес-трекеров и других носимых гаджетов. Эти сенсоры способны мониторить пульс, уровень кислорода в крови и другие биометрические показатели с высокой точностью.
В основе новых фотодетекторов лежат двумерные графеноподобные полупроводниковые пленки из дисульфида молибдена (MoS₂) с высокой концентрацией дефектов. Эти дефекты значительно увеличивают чувствительность сенсоров к свету, но снижают их быстродействие. Чтобы решить эту проблему, команда использовала асимметричные плазмонные решетки, которые усилили поглощение света и позволили устройствам различать поляризацию, сохраняя при этом гибкость и малую толщину.
Дополнительно был разработан специальный алгоритм, основанный на динамической математической модели, который существенно сократил время отклика сенсоров, уменьшив его на несколько порядков по сравнению с первоначальным значением. Это делает данные фотодетекторы идеальными кандидатами для использования в гибких носимых устройствах. Результаты опубликованы в журнале Optical Materials.
«Исследование показало, что фотодетекторы с асимметричными плазмонными решетками демонстрируют значительно улучшенные характеристики: фотоотклик около 60 мА/Вт и степень линейной поляризации 0,78, — рассказывает Сергей Лавров, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА.
— Представьте наш фотодетектор как тонкую сеть, натянутую для улавливания света. Дефекты в пленках дисульфида молибдена действуют как дополнительные узлы в этой сети, которые эффективно захватывают больше фотонов, увеличивая фототок и повышая чувствительность устройства.
Асимметричные плазмонные решетки работают как специальные направляющие, фокусирующие свет определенной поляризации прямо в активные области сети. Это позволяет устройству различать поляризацию света, словно мы настраиваем сеть так, чтобы улавливать только свет с определенным направлением волн.
Однако увеличение числа узлов в сети (дефектов) может замедлить обработку сигналов, так как появляется больше информации для анализа. Чтобы решить проблему быстродействия, мы разработали специальный алгоритм на основе динамической математической модели. Он функционирует как высокоскоростная система обработки данных, которая быстро анализирует и обрабатывает поступающие фотонные сигналы, существенно сокращая время отклика фотодетектора. Таким образом, мы смогли объединить высокую чувствительность, способность различать поляризацию и быстрое время реакции в одном гибком устройстве».
Сегодня практически не существует гибких фотодетекторов, обладающих одновременно высокой чувствительностью и способностью различать поляризацию света. Новые устройства, созданные командой из РТУ МИРЭА, не только решают эту задачу, но и открывают возможности для создания легких и прочных носимых устройств. Они могут найти применение в системах оптической связи, устройствах поляризационного изображения и других областях, требующих высокочувствительных фотодетекторов. Уникальные характеристики делают их перспективными для развития оптических радаров и нанофотоники, уверены в университете.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно