Les dernières décennies ont vu des progrès étonnants dans la technologie de l'imagerie, depuis les capteurs optiques à grande vitesse qui traitent plus de deux millions d'images par seconde jusqu'aux minuscules caméras sans objectif qui enregistrent des images à l'aide d'un seul pixel.

Dans une étude publiée dans Advanced Materials , des chercheurs du SANKEN (Institut de recherche scientifique et industrielle) de l'Université d'Osaka ont développé un capteur optique sur une feuille ultra fine et flexible qui peut être pliée sans se casser. En fait, ce capteur est si flexible qu'il fonctionnera même après avoir été froissé en boule.

Dans un appareil photo, le capteur optique est l'appareil qui détecte la lumière qui a traversé une lentille, semblable à la rétine à l'intérieur d'un œil humain.

"Les capteurs optiques conventionnels sont construits à partir de semi-conducteurs inorganiques et de matériaux ferroélectriques", explique Rei Kawabata, auteur principal de l'étude. "Cela rend les capteurs rigides et incapables de se plier. Pour éviter ce problème, nous avons étudié une autre manière de détecter la lumière."

Au lieu des capteurs de lumière traditionnels, les chercheurs utilisent un ensemble de minuscules photodétecteurs à nanotubes de carbone imprimés sur un substrat polymère ultra fin (moins de 5 µm). Lorsqu'ils sont exposés à la lumière, les nanotubes de carbone chauffent, créant un gradient thermique qui génère ensuite un signal de tension.

Le dopage des nanotubes avec des supports chimiques lors de l'impression augmente encore leur sensibilité. Grâce à ces nanotubes, la lumière visible ainsi que la lumière infrarouge telle que celles liées à la chaleur ou aux molécules peuvent être mesurées.

Outre les capteurs à nanotubes de carbone, des transistors organiques sont également imprimés sur le substrat polymère pour organiser les signaux de tension en un signal d'image. Pour lire ce signal, un ordinateur n'a pas besoin d'être physiquement connecté par des fils au capteur. Au lieu de cela, un module Bluetooth sans fil est utilisé.

"Avec ce système sans fil, notre imageur peut fixer des objets mous et incurvés pour analyser leurs surfaces ou leur intérieur sans les endommager", explique Teppei Araki, auteur principal de l'étude.

Les chercheurs ont construit un prototype de capteur optique en forme de feuille et testé sa capacité à détecter la chaleur d'objets tels que des doigts ou des fils humains, ainsi que le glucose circulant dans des tubes. Ils ont découvert que le capteur optique présentait une sensibilité élevée sur une large gamme de longueurs d’onde. De plus, à température ambiante et dans des conditions atmosphériques, les tests ont montré qu'il présente une grande résistance à la flexion et qu'il fonctionne même après avoir été froissé.

Les avantages uniques de ce système de mesure sans fil et de ce capteur optique en forme de feuille conduiront à de nouvelles façons plus simples d'effectuer de nombreuses tâches telles que l'évaluation de la qualité d'un liquide sans avoir besoin de l'échantillonner. Les chercheurs pensent que cela est très prometteur dans de nombreuses applications telles que l'imagerie non destructive, les appareils portables et la robotique douce.

Plus d'informations : Rei Kawabata et al, Imageur sans fil ultraflexible intégré à des circuits organiques pour l'analyse thermique infrarouge à large bande, Matériaux avancés (2024). DOI : 10.1002/adma.202309864

Informations sur le journal : Matériaux avancés

Fourni par l'Université d'Osaka