以全新方式識別光 新型有機薄膜傳感器可用于光源分析和防偽
2022-11-10 10:52:00 admin
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】“虹”是一種常見的自然現(xiàn)象，在雨后轉(zhuǎn)睛時，陽光射到空中接近球型的小雨滴，產(chǎn)生依次為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的色彩譜圖，這便是自然界的“光譜”。目前，光譜學(xué)被認(rèn)為是研究領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域最重要的分析方法之一。
光譜分析方法是基于物質(zhì)與輻射作用時，測量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的能級躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射輻射的波長和強度，以此來鑒別物質(zhì)及確定它的化學(xué)組成和相對含量的方法。隨著光譜學(xué)的不斷發(fā)展，各種新的光譜被發(fā)現(xiàn)，不同的光譜分析方法也相繼建立，并出現(xiàn)相應(yīng)的光譜分析儀器。
光譜儀是可以確定光源的顏色(波長)，在定性、定量、結(jié)構(gòu)分析方面有著優(yōu)越的表現(xiàn)，并已應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品、化工、醫(yī)藥、環(huán)境、商檢、空間探索等領(lǐng)域。然而，目前的商用光譜儀也仍有著一定的缺陷，即“體型”較大且非常昂貴。
同時，隨著人類對地球資源、人類生存環(huán)境及地外空間的探索、開發(fā)及利用，對陸地表層、大氣、海洋以及空間目標(biāo)的探測與監(jiān)視，科學(xué)家們越來越重視對既具有高空間分辨率，同時又具有高光譜分辨率的高科技探測技術(shù)與儀器的研究與開發(fā)。
德累斯頓工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理研究所(IAP)和德累斯頓應(yīng)用物理與光子材料綜合中心(IAPP)的研究人員與該校物理化學(xué)研究所合作，研制出一種新型有機薄膜傳感器。該薄膜由長時間發(fā)光(磷光)和短時間發(fā)光(熒光)的器件組成，它們能以不同方式吸收未知波長的光，研究人員根據(jù)余輝的強度推斷未知輸入光的波長。
研究人員利用了發(fā)光材料中激發(fā)態(tài)的基本物理特性，在這樣的系統(tǒng)內(nèi)，不同波長的光激發(fā)出一定比例的長壽命三重和短壽命單重自旋態(tài)，使用光電探測器識別自旋比例，就可以識別出光的波長。利用這一策略，研究人員實現(xiàn)了亞納米光譜分辨率，并成功跟蹤了光源的微小波長變化。
新型有機薄膜傳感器以全新的方式識別光的波長，分辨率甚至低于1納米，其作為一款集成組件，在外來可替代外部光譜儀，用于表征光源。除了表征光源，新型傳感器還可用于防偽。
分析化學(xué)的發(fā)展趨勢必然是高靈敏度、高選擇性、快速、自動，而光譜分析技術(shù)也不斷向這個趨勢發(fā)展，以一種前所未有的速度推動著分析化學(xué)的發(fā)展。現(xiàn)在，一個簡單的光活性膜與光電探測器結(jié)合就可以形成一個高分辨率設(shè)備，我們可以期待，光譜儀逐漸克服價格高昂、“體型”龐大、基體效應(yīng)難以避免等困難，為分析化學(xué)帶來更為奪目的光彩。
光譜分析方法是基于物質(zhì)與輻射作用時，測量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的能級躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射輻射的波長和強度，以此來鑒別物質(zhì)及確定它的化學(xué)組成和相對含量的方法。隨著光譜學(xué)的不斷發(fā)展，各種新的光譜被發(fā)現(xiàn)，不同的光譜分析方法也相繼建立，并出現(xiàn)相應(yīng)的光譜分析儀器。
光譜儀是可以確定光源的顏色(波長)，在定性、定量、結(jié)構(gòu)分析方面有著優(yōu)越的表現(xiàn)，并已應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品、化工、醫(yī)藥、環(huán)境、商檢、空間探索等領(lǐng)域。然而，目前的商用光譜儀也仍有著一定的缺陷，即“體型”較大且非常昂貴。
同時，隨著人類對地球資源、人類生存環(huán)境及地外空間的探索、開發(fā)及利用，對陸地表層、大氣、海洋以及空間目標(biāo)的探測與監(jiān)視，科學(xué)家們越來越重視對既具有高空間分辨率，同時又具有高光譜分辨率的高科技探測技術(shù)與儀器的研究與開發(fā)。
德累斯頓工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理研究所(IAP)和德累斯頓應(yīng)用物理與光子材料綜合中心(IAPP)的研究人員與該校物理化學(xué)研究所合作，研制出一種新型有機薄膜傳感器。該薄膜由長時間發(fā)光(磷光)和短時間發(fā)光(熒光)的器件組成，它們能以不同方式吸收未知波長的光，研究人員根據(jù)余輝的強度推斷未知輸入光的波長。
研究人員利用了發(fā)光材料中激發(fā)態(tài)的基本物理特性，在這樣的系統(tǒng)內(nèi)，不同波長的光激發(fā)出一定比例的長壽命三重和短壽命單重自旋態(tài)，使用光電探測器識別自旋比例，就可以識別出光的波長。利用這一策略，研究人員實現(xiàn)了亞納米光譜分辨率，并成功跟蹤了光源的微小波長變化。
新型有機薄膜傳感器以全新的方式識別光的波長，分辨率甚至低于1納米，其作為一款集成組件，在外來可替代外部光譜儀，用于表征光源。除了表征光源，新型傳感器還可用于防偽。
分析化學(xué)的發(fā)展趨勢必然是高靈敏度、高選擇性、快速、自動，而光譜分析技術(shù)也不斷向這個趨勢發(fā)展，以一種前所未有的速度推動著分析化學(xué)的發(fā)展。現(xiàn)在，一個簡單的光活性膜與光電探測器結(jié)合就可以形成一個高分辨率設(shè)備，我們可以期待，光譜儀逐漸克服價格高昂、“體型”龐大、基體效應(yīng)難以避免等困難，為分析化學(xué)帶來更為奪目的光彩。
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