用有机电子器件感知光

研究人员基于有机晶体管和碳纳米管，开发出柔软、柔性、无线的光学传感器

在《先进材料》（Advanced Materials）近期发表的一项研究中，大阪大学科学与工业研究所（SANKEN）的研究人员在超薄柔性薄片上开发出一款光学传感器，这款光学传感器可以弯曲却不会断裂。

据论文“用于宽带红外热分析的集成有机电路的超柔性无线成像仪”描述，该传感器非常柔韧，即使被揉成一团也能正常工作。

此研究的主要作者Rei Kawabata表示：“传统的光学传感器使用无机半导体和铁电材料制造。使得传感器较硬，无法弯曲。为了避免这个问题，我们研究了另一种检测光的方法。”

研究人员使用了印在超薄聚合物衬底（小于5μm）上的微小碳纳米管光电探测器阵列，而非传统的光学传感器。暴露在光线下时，碳纳米管会发热，形成热梯度，然后产生电压信号。印刷过程中，将化学载体掺入纳米管，可进一步提高纳米管的灵敏度。利用这些纳米管，可以测量可见光和红外光，例如与热或分子有关的光。

除了碳纳米管传感器，聚合物衬底上还印有有机晶体管，以便将电压信号组织成图像信号。无线蓝牙模块用于读取这一信号。

此研究的资深作者Teppei Araki表示：“有了这个无线系统，我们的成像仪就可以附着在柔软和弯曲的物体上，对它们的表面或内部进行无损分析。”

研究人员制作了薄片型光学传感器的原型，并测试了其感知人体手指或电线等物体热量的能力，以及感知葡萄糖流经管道的能力。研究人员发现，在较宽的波长范围内，这款光学传感器的灵敏度都很高。此外，在室温和常压条件下，测试表明其弯曲耐久性较高，即使被揉皱也能正常工作。

研究人员认为，无线测量系统和薄片型光学传感器在许多应用领域都大有可为，如无需取样即可评估液体质量、无损成像、可穿戴设备、软机器人技术。