07.09.2022 - Technische Universität Dresden

Sensores orgánicos de película fina para el análisis de fuentes de luz y aplicaciones contra la falsificación

Como componentes integrados, los sensores de película fina podrían eliminar la necesidad de espectrómetros externos en el futuro

En una reciente publicación en la revista científica "Advanced Materials", un equipo de físicos y químicos de la Universidad Técnica de Dresde presenta un sensor orgánico de película fina que describe una forma completamente nueva de identificar la longitud de onda de la luz y logra una resolución espectral inferior a un nanómetro. Como componentes integrados, los sensores de película fina podrían eliminar la necesidad de espectrómetros externos en el futuro. Ya se ha presentado una solicitud de patente para esta novedosa tecnología.

La espectroscopia comprende un grupo de métodos experimentales que descomponen la radiación según una propiedad específica, por ejemplo, la longitud de onda o la masa. Se considera uno de los métodos analíticos más importantes en la investigación y la industria. Los espectrómetros pueden determinar los colores (longitudes de onda) de las fuentes de luz y se utilizan como sensores en diversas aplicaciones, como la medicina, la ingeniería, la industria alimentaria y muchas más. Los instrumentos disponibles en el mercado suelen ser relativamente grandes y muy caros. En su mayoría se basan en el principio del prisma o la rejilla: la luz se refracta y la longitud de onda se asigna en función del ángulo de refracción.

En el Instituto de Física Aplicada (IAP) y en el Centro Integrado de Física Aplicada y Materiales Fotónicos (IAPP) de la Universidad Técnica de Dresde se investigan desde hace años estos componentes de sensores basados en semiconductores orgánicos. Con las empresas derivadas Senorics y PRUUVE, ya se han desarrollado dos tecnologías hacia la madurez del mercado. Ahora, los investigadores del IAP y del IAPP, en colaboración con el Instituto de Química Física, han desarrollado un sensor de película fina que describe una forma completamente nueva de identificar la longitud de onda de la luz y que, debido a su pequeño tamaño y coste, presenta claras ventajas sobre los espectrómetros disponibles en el mercado.

El principio de funcionamiento de los novedosos sensores es el siguiente: La luz de longitud de onda desconocida excita los materiales luminiscentes de una película muy fina. La película está formada por una mezcla de entidades de larga luminosidad (fosforescentes) y de corta luminosidad (fluorescentes), que absorben la luz investigada de diferentes maneras. La intensidad del resplandor posterior puede utilizarse para deducir la longitud de onda de la luz de entrada desconocida.

"Aprovechamos la física fundamental de los estados excitados en los materiales luminiscentes", explica Anton Kirch, estudiante de doctorado del IAP. "La luz de diferentes longitudes de onda excita en un sistema de este tipo, cuando se compone adecuadamente, ciertas proporciones de estados de espín triplete de larga duración y singlete de corta duración. Y nosotros invertimos esa dependencia. Al identificar las fracciones de espín mediante un fotodetector, podemos identificar las longitudes de onda de la luz".

"La gran fuerza de nuestra alianza de investigación aquí en Dresde son nuestros socios", dice el profesor Sebastian Reineke, que coordinó el proyecto. "Junto con los grupos del Prof. Alexander Eychmüller, de Química Física, y de Karl Leo, profesor de Optoelectrónica, podemos llevar a cabo nosotros mismos todos los pasos de fabricación y análisis, empezando por la síntesis del material y el procesamiento de la película y terminando con la fabricación del detector orgánico."

El Dr. Johannes Benduhn es el jefe del grupo de Sensores Orgánicos y Células Solares del IAP: "Sinceramente, me impresionó mucho que una simple película fotoactiva combinada con un fotodetector pueda formar un dispositivo de tan alta resolución". Utilizando esta estrategia, los científicos han conseguido una resolución espectral subnanométrica y han conseguido rastrear pequeños cambios de longitud de onda de las fuentes de luz. Además de caracterizar las fuentes de luz, los nuevos sensores también pueden utilizarse para la protección contra las falsificaciones: "Los sensores, pequeños y baratos, podrían utilizarse, por ejemplo, para comprobar de forma rápida y fiable si los billetes o documentos presentan ciertas características de seguridad y determinar así su autenticidad, sin necesidad de recurrir a una costosa tecnología de laboratorio", explica Anton Kirch.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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