भौतिकशास्त्रज्ञांच्या संघटनेच्या नेटवर्कने अलीकडेच दिलेल्या वृत्तानुसार, फिनलंडच्या संशोधकांनी १३०% बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता असलेला ब्लॅक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर विकसित केला आहे. फोटोव्होल्टेइक उपकरणांची कार्यक्षमता १००% ची सैद्धांतिक मर्यादा ओलांडण्याची ही पहिलीच वेळ आहे, ज्यामुळे फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणांच्या कार्यक्षमतेत मोठी सुधारणा अपेक्षित आहे आणि ही उपकरणे कार, मोबाईल फोन, स्मार्ट वॉचेस आणि वैद्यकीय उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात.
फोटोडिटेक्टर हे एक असे सेन्सर आहे जे प्रकाश किंवा इतर विद्युतचुंबकीय ऊर्जा मोजू शकते, फोटॉन्सचे विद्युत प्रवाहात रूपांतर करते आणि शोषलेल्या फोटॉन्सपासून इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या तयार होतात. फोटोडिटेक्टरमध्ये फोटोडायोड आणि फोटोट्रान्झिस्टर इत्यादींचा समावेश होतो. क्वांटम कार्यक्षमता ही फोटोडिटेक्टरसारख्या उपकरणाद्वारे ग्रहण केलेल्या फोटॉन्सपैकी इलेक्ट्रॉन-होल जोडीमध्ये रूपांतरित होणाऱ्या फोटॉन्सची टक्केवारी परिभाषित करण्यासाठी वापरली जाते, म्हणजेच, क्वांटम कार्यक्षमता ही प्रकाशामुळे निर्माण झालेल्या इलेक्ट्रॉन्सच्या संख्येला आपाती फोटॉन्सच्या संख्येने भागल्यावर मिळणाऱ्या संख्येइतकी असते.
जेव्हा एक आपाती फोटॉन बाह्य सर्किटमध्ये इलेक्ट्रॉन निर्माण करतो, तेव्हा उपकरणाची बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता १००% असते (जी पूर्वी एक सैद्धांतिक मर्यादा मानली जात होती). नवीनतम अभ्यासात, ब्लॅक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरची कार्यक्षमता १३० टक्क्यांपर्यंत आढळली, याचा अर्थ असा की एक आपाती फोटॉन सुमारे १.३ इलेक्ट्रॉन निर्माण करतो.
आल्टो युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांच्या मते, या मोठ्या शोधामागील गुपित म्हणजे ब्लॅक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरच्या अद्वितीय नॅनोस्ट्रक्चरमध्ये घडणारी चार्ज-कॅरियर गुणाकार प्रक्रिया, जी उच्च-ऊर्जा फोटॉनद्वारे सुरू होते. यापूर्वी, शास्त्रज्ञांना प्रत्यक्ष उपकरणांमध्ये ही घटना पाहता आली नव्हती, कारण विद्युत आणि ऑप्टिकल हानीमुळे गोळा होणाऱ्या इलेक्ट्रॉन्सची संख्या कमी होत होती. “आमच्या नॅनोस्ट्रक्चर्ड उपकरणांमध्ये पुनर्संयोजन आणि परावर्तन हानी होत नाही, त्यामुळे आम्ही सर्व गुणाकार झालेले चार्ज कॅरियर्स गोळा करू शकतो,” असे या अभ्यासाच्या प्रमुख प्रोफेसर हेरा सेव्हर्न यांनी स्पष्ट केले.
या कार्यक्षमतेची पडताळणी युरोपमधील सर्वात अचूक आणि विश्वसनीय मापन सेवा असलेल्या जर्मन राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी सोसायटीच्या (PTB) भौतिक तंत्रज्ञान संस्थेद्वारे करण्यात आली आहे.
संशोधक नमूद करतात की या विक्रमी कार्यक्षमतेमुळे शास्त्रज्ञ फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणांची कामगिरी मोठ्या प्रमाणात सुधारू शकतात.
"आमच्या डिटेक्टर्सनी, विशेषतः जैवतंत्रज्ञान आणि औद्योगिक प्रक्रिया निरीक्षण या क्षेत्रांमध्ये, खूप रस निर्माण केला आहे," असे आल्टो विद्यापीठाच्या मालकीच्या एल्फिसइंक (ElfysInc) या कंपनीचे सीईओ डॉ. मिक्को जुंटुना म्हणाले. असे वृत्त आहे की त्यांनी व्यावसायिक वापरासाठी अशा डिटेक्टर्सचे उत्पादन सुरू केले आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: जुलै-११-२०२३