A l'aide de tapis de nanotubes de carbone alignés, des chercheurs de l'Université Rice et des laboratoires nationaux Sandia ont créé un dispositif électronique à semi-conducteurs qui est câblé pour détecter la lumière polarisée sur une large bande du spectre visible et infrarouge.

La recherche est disponible en ligne dans le journal de l'American Chemical Society ACS Nano .

"La détection de la lumière polarisée est extrêmement utile, " a déclaré Junichiro Kono de Rice, professeur de génie électrique et informatique et de physique et d'astronomie. "De nombreux animaux et insectes peuvent voir la lumière polarisée et l'utiliser pour la navigation, communication et plus encore. Les humains ne peuvent pas voir la lumière polarisée, nous comptons donc sur des appareils pour le faire à notre place."

La plupart des appareils ne peuvent pas détecter directement la lumière polarisée. Au lieu, les ingénieurs placent une grille ou un filtre devant le détecteur.

"Notre photodétecteur discerne intrinsèquement la lumière polarisée, un peu comme les photorécepteurs dans les yeux des animaux et des insectes qui voient la lumière polarisée, " a déclaré François Léonard de Sandia National Laboratories, l'un des principaux chercheurs de l'étude.

La lumière polarisée est constituée d'ondes électromagnétiques individuelles oscillant parallèlement les unes aux autres. L'effet est créé lorsque la lumière se reflète à partir d'un matériau transparent, c'est pourquoi les lunettes de soleil polarisées réduisent l'éblouissement de l'eau, verre et autres surfaces. Les astronomes utilisent la lumière polarisée de plusieurs manières, et il existe un certain nombre d'applications pour la polarimétrie dans les communications et l'armée.

Le nouveau photodétecteur de Rice est le dernier développement d'une collaboration entre Rice et Sandia dans le cadre du programme du National Institute for Nano Engineering de Sandia, qui est financé par le ministère de l'Énergie. En février, Kono, Léonard et ses collègues ont décrit une nouvelle méthode pour fabriquer des photodétecteurs à partir de tapis de nanotubes de carbone—long, tubes étroits de carbone pur qui sont à peu près aussi larges qu'un brin d'ADN.

Les tapis de nanotubes utilisés dans les photodétecteurs sont cultivés dans le laboratoire du chimiste Rice Robert Hauge, qui a été le pionnier d'un processus de croissance de nanotubes densément emballés sur des surfaces planes. Xiaowei He, un étudiant diplômé dans le groupe de Kono, ont trouvé un moyen d'utiliser un film de téflon pour aplatir ces nanotubes étroitement emballés afin qu'ils soient alignés dans la même direction. Chaque tapis contient des dizaines de variétés de nanotubes, et environ les deux tiers des variétés sont des semi-conducteurs. Parce que chacune des variétés semi-conductrices interagit avec une longueur d'onde de lumière spécifique, L'équipe de Kono a pu montrer dans ses travaux antérieurs que l'aplati, des tapis alignés de nanotubes pourraient servir de photodétecteurs à large spectre.

Dans le ACS Nano étudier, auteur principal Il a utilisé des produits chimiques appelés « dopants » pour modifier les propriétés électriques des tapis de nanotubes. Il a créé deux types de tapis, un avec des porteurs chargés positivement (type p) et un autre avec des porteurs chargés négativement (type n). En chevauchant des sections de ces deux, Lui et ses collègues ont créé un dispositif appelé jonction p-n, qui est un élément fondamental de la microélectronique.

"Notre travail ouvre une nouvelle voie pour la réalisation de photodétecteurs sensibles à la polarisation qui pourraient être activés sur des surfaces flexibles ou non planes, " Il a dit.