來自德累斯頓工業(yè)大學(xué)的一組物理學(xué)家和化學(xué)家最近提出了一種有機(jī)薄膜傳感器，以解釋一種確定光波長(zhǎng)并達(dá)到一納米光譜分辨率的非常新的方法。該研究發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。

用于新型傳感器概念的活性薄膜只有人的頭發(fā)那么厚，在這里加工在薄玻璃基板上，并表現(xiàn)出與波長(zhǎng)相關(guān)的發(fā)光。圖片來源：德累斯頓工業(yè)大學(xué)

薄膜傳感器有一天可能會(huì)取代對(duì)外部光譜儀的要求，因?yàn)樗鼈兪羌�成組件。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)成為專利申請(qǐng)的主題。

一組稱為光譜學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)根據(jù)特定特征（例如波長(zhǎng)或質(zhì)量）將輻射分離成成分。 

光譜儀被用作各種領(lǐng)域的傳感器，包括醫(yī)療、工程、食品工業(yè)和許多其他領(lǐng)域。

他們可以識(shí)別光源的顏色（波長(zhǎng)）。用于商業(yè)銷售的儀器通常巨大且非常昂貴。它們中的大多數(shù)是建立在棱鏡或光柵原理上的，該原理表明光是折射的，波長(zhǎng)由折射角決定。

多年來，應(yīng)用物理研究所 (IAP) 和德累斯頓工業(yè)大學(xué)德累斯頓應(yīng)用物理與光子材料綜合中心 (IAPP) 對(duì)這些基于有機(jī)半導(dǎo)體的傳感器組件進(jìn)行了研究。Senorics 和 PRIUVE的衍生產(chǎn)品已經(jīng)使兩個(gè)系統(tǒng)走向市場(chǎng)成熟。

目前，IAP 和 IAPP 的科學(xué)家們創(chuàng)造了一種薄膜傳感器，它解釋了一種確定光波長(zhǎng)的全新方法，并且由于其體積小和成本低，與現(xiàn)有的商用光譜儀相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。該傳感器是與物理化學(xué)研究所合作創(chuàng)建的。

創(chuàng)新傳感器的工作原理如下：發(fā)光材料的薄涂層被未知波長(zhǎng)的光激發(fā)。

長(zhǎng)發(fā)光（磷光）和短發(fā)光（熒光）實(shí)體共存于薄膜中，每種實(shí)體以不同的方式吸收研究中的光。未知輸入光的波長(zhǎng)可以從余輝的強(qiáng)度推導(dǎo)出來。

我們利用發(fā)光材料中激發(fā)態(tài)的基本物理學(xué)。不同波長(zhǎng)的光在這樣的系統(tǒng)中激發(fā)，并且當(dāng)適當(dāng)組合時(shí)，一定比例的長(zhǎng)壽命三重態(tài)和短壽命單重態(tài)自旋態(tài)。此外，我們扭轉(zhuǎn)了這種依賴。通過使用光電探測(cè)器識(shí)別自旋分?jǐn)?shù)，我們可以識(shí)別光波長(zhǎng)。

Anton Kirch，博士生，應(yīng)用物理研究所，德累斯頓工業(yè)大學(xué)

“我們?cè)诘吕鬯诡D的研究聯(lián)盟的強(qiáng)大力量是我們的合作伙伴。與物理化學(xué)的 Alexander Eychmüller 教授和光電子學(xué)教授 Karl Leo 的團(tuán)隊(duì)一起，我們可以自己進(jìn)行所有的制造和分析步驟，從材料合成和薄膜處理開始，到有機(jī)探測(cè)器的制造結(jié)束，”負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該項(xiàng)目的 Sebastian Reineke 教授說。

IAP 有機(jī)傳感器和太陽(yáng)能電池組負(fù)責(zé)人 Johannes Benduhn 博士說：“我真的很感動(dòng)，一個(gè)簡(jiǎn)單的光敏薄膜與光電探測(cè)器相結(jié)合可以形成如此高分辨率的設(shè)備。”

通過采用這種方法，研究人員成功地跟蹤了光源的微小波長(zhǎng)變化，并獲得了亞納米光譜分辨率。

除了表征光源外，創(chuàng)新傳感器還可用于防偽：“例如，可以使用小型且廉價(jià)的傳感器快速可靠地檢查紙幣或文件的某些安全特征，從而確定其真實(shí)性，而無需任何用于昂貴的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，”Anton Kirch 解釋道。