确定光波长的有机薄膜传感器

来自德累斯顿工业大学的一组物理学家和化学家最近提出了一种有机薄膜传感器，以解释一种确定光波长并达到一纳米光谱分辨率的非常新的方法。该研究发表在《先进材料》杂志上。

用于新型传感器概念的活性薄膜只有人的头发那么厚，在这里加工在薄玻璃基板上，并表现出与波长相关的发光。图片来源：德累斯顿工业大学

薄膜传感器有一天可能会取代对外部光谱仪的要求，因为它们是集成组件。这项创新技术已经成为专利申请的主题。

一组称为光谱学的实验技术根据特定特征（例如波长或质量）将辐射分离成成分。 

光谱仪被用作各种领域的传感器，包括医疗、工程、食品工业和许多其他领域。

他们可以识别光源的颜色（波长）。用于商业销售的仪器通常巨大且非常昂贵。它们中的大多数是建立在棱镜或光栅原理上的，该原理表明光是折射的，波长由折射角决定。

多年来，应用物理研究所 (IAP) 和德累斯顿工业大学德累斯顿应用物理与光子材料综合中心 (IAPP) 对这些基于有机半导体的传感器组件进行了研究。Senorics 和 PRIUVE的衍生产品已经使两个系统走向市场成熟。

目前，IAP 和 IAPP 的科学家们创造了一种薄膜传感器，它解释了一种确定光波长的全新方法，并且由于其体积小和成本低，与现有的商用光谱仪相比具有显着优势。该传感器是与物理化学研究所合作创建的。

创新传感器的工作原理如下：发光材料的薄涂层被未知波长的光激发。

长发光（磷光）和短发光（荧光）实体共存于薄膜中，每种实体以不同的方式吸收研究中的光。未知输入光的波长可以从余辉的强度推导出来。

我们利用发光材料中激发态的基本物理学。不同波长的光在这样的系统中激发，并且当适当组合时，一定比例的长寿命三重态和短寿命单重态自旋态。此外，我们扭转了这种依赖。通过使用光电探测器识别自旋分数，我们可以识别光波长。

Anton Kirch，博士生，应用物理研究所，德累斯顿工业大学

“我们在德累斯顿的研究联盟的强大力量是我们的合作伙伴。与物理化学的 Alexander Eychmüller 教授和光电子学教授 Karl Leo 的团队一起，我们可以自己进行所有的制造和分析步骤，从材料合成和薄膜处理开始，到有机探测器的制造结束，”负责协调该项目的 Sebastian Reineke 教授说。

IAP 有机传感器和太阳能电池组负责人 Johannes Benduhn 博士说：“我真的很感动，一个简单的光敏薄膜与光电探测器相结合可以形成如此高分辨率的设备。”

通过采用这种方法，研究人员成功地跟踪了光源的微小波长变化，并获得了亚纳米光谱分辨率。

除了表征光源外，创新传感器还可用于防伪：“例如，可以使用小型且廉价的传感器快速可靠地检查纸币或文件的某些安全特征，从而确定其真实性，而无需任何用于昂贵的实验室技术，”Anton Kirch 解释道。

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