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基于碳纳米管的柔性太赫兹成像仪诞生

导读: Tokyo Tech(日本东京工业大学)的研究人员基于化学“可调”碳纳米管材料开发出了一种柔性太赫兹成像仪。其研究发现大大拓展了太赫兹应用,包括环绕式、可穿戴技术,以及大面积光子学器件等。

据麦姆斯咨询报道,Tokyo Tech(日本东京工业大学)的研究人员基于化学“可调”碳纳米管材料开发出了一种柔性太赫兹成像仪。其研究发现大大拓展了太赫兹应用,包括环绕式、可穿戴技术,以及大面积光子学器件等。

基于碳纳米管的柔性太赫兹成像仪诞生

图1:(a)基于碳纳米管(CNT)的柔性太赫兹成像仪;(b)环绕在指尖上的CNT太赫兹成像仪,可以方便地环绕在各种曲面上,仅需通过插入并旋转指尖上的柔性太赫兹成像仪,就能清晰地探测管子上的破损。

碳纳米管(CNT)应用正席卷电子产品世界,现在,它们在太赫兹技术领域的应用实现了跨越。

凭借其优异的导电性和独特的物理特性,CNT对于下一代电子器件来说极具吸引力。在太赫兹器件中的应用,便是其最有前景的方向之一。太赫兹成像仪正成为传统成像系统的安全和可行的替代方案,它适用于从机场安全、食品检测和艺术品鉴定,到医疗和环境传感技术等广泛的应用。

对于能够为广泛工业应用提供实时成像的太赫兹探测器的需求,刺激了对低成本、柔性太赫兹成像系统的研究。东京工业大学未来跨学科科学研究实验室的Yukio Kawano是该领域的世界级知名专家。例如,2016年,他便宣布开发出了基于多维碳纳米管的可穿戴太赫兹技术。

Kawano及其团队一直在研究各种类型CNT材料的太赫兹检测性能,因为还有足够的空间来改进,以满足工业级应用的需求。

现在,他们报道了柔性CNT薄膜太赫兹成像仪的新进展,能够精细调整以发挥太赫兹探测器的最大性能。

他们的研究成果发表于ACS的Applied Nano Materials(题为“Fermi-Level-Controlled Semiconducting-Separated Carbon Nanotube Films for Flexible Terahertz Imagers”),其新型太赫兹成像仪基于化学可调的半导体CNT薄膜。

研究人员通过利用一种被称为离子液体栅极的技术,证明他们可以对厚度为30微米的碳纳米管薄膜的太赫兹探测器性能的关键参素实现高度可控。如图1所示,这种厚度对于确保太赫兹成像仪保持独立的形状和柔性非常重要。

“此外,”研究团队补充说,“我们开发了基于可变浓度掺杂溶液的无栅极费米能级调谐,并制造了费米能级调谐的p-n结CNT 太赫兹成像仪。”研究人员利用这种新型成像仪在实验中成功实现了标准信封中回形针的可视化,如图2。

基于碳纳米管的柔性太赫兹成像仪诞生

图2:研究团队开发的CNT太赫兹成像仪,实现了信封中回形针的清晰、非接触、非破坏性可视化。

这款新型THz成像仪的可弯曲性和进一步微调的可能性,将大大扩展在不远的将来对基于CNT太赫兹器件进一步开发的可能性。

此外,喷墨涂层等低成本制造方法,可使大面积太赫兹成像器件更容易制得。

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