可穿戴光電探測器的發展需要寬帶光學靈敏度、機械靈活性和皮膚兼容性的獨特結合,而現有技術很少能同時滿足這些需求。
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為此,來自威尼斯卡福斯卡里大學的Domenico De Fazio團隊開發了一種基于碳點(CDs)與化學氣相沉積(CVD)單層石墨烯(SLG)的混合光電探測器。與傳統依賴鉛、鎘等有毒重金屬的量子點不同,該研究通過水熱法合成了環境友好的碳點,并通過優化合成參數使其吸收光譜延伸至近紅外區域。這種“碳點吸光+石墨烯傳輸”的架構成功實現了從紫外(UV)到近紅外(NIR)波段(400-800 nm)的寬頻響應,解決了傳統二維材料光吸收弱以及傳統量子點生物毒性高的問題。
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本文要點:
(1)該器件采用殼聚糖-甘油(CS-GL)作為柵極電解質。這種天然生物聚合物不僅無毒、可生物降解,還具有極佳的成膜性和離子電導率,能夠形成雙電層(EDL)電容。得益于此,器件可以在極低的柵極偏壓(<1.5 V,峰值性能在0.5 V左右)下工作,有效降低了功耗。
(2)該器件制備在柔性的PET基底上,表現出優異的機械魯棒性。彎曲測試表明,即使在彎曲半徑小至0.8 cm的極端條件下,器件的光電流響應仍能保持穩定。此外,在經歷1000次重復彎曲循環后,器件性能未見明顯退化。這種出色的抗彎曲能力使其能夠完美貼合人體皮膚表面,適應肢體運動產生的形變,滿足可穿戴電子設備對柔性的嚴苛要求。
(3)生物相容性評估實驗顯示,無論是器件的各個組件還是完整器件,在長達72小時的接觸以及模擬工作光照條件下,均未引起細胞毒性反應,也未誘導活性氧(ROS)的產生。
來源:EngineeringForLife
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