As últimas décadas testemunharam avanços surpreendentes na tecnologia de imagem, desde sensores ópticos de alta velocidade que processam mais de dois milhões de quadros por segundo até pequenas câmeras sem lentes que gravam imagens usando um único pixel.



Em um estudo publicado em Advanced Materials , pesquisadores do SANKEN (Instituto de Pesquisa Científica e Industrial), da Universidade de Osaka, desenvolveram um sensor óptico em uma folha ultrafina e flexível que pode ser dobrada sem quebrar. Na verdade, este sensor é tão flexível que funcionará mesmo depois de ter sido amassado em uma bola.

Em uma câmera, o sensor óptico é o dispositivo que detecta a luz que passa por uma lente, semelhante à retina dentro do olho humano.

“Sensores ópticos convencionais são construídos usando semicondutores inorgânicos e materiais ferroelétricos”, diz Rei Kawabata, principal autor do estudo. "Isso torna os sensores rígidos e incapazes de dobrar. Para evitar esse problema, procuramos uma maneira diferente de detectar a luz."

Em vez dos sensores de luz tradicionais, os pesquisadores usam uma série de minúsculos fotodetectores de nanotubos de carbono impressos em um substrato de polímero ultrafino (menos de 5 μm). Quando expostos à luz, os nanotubos de carbono aquecem, criando um gradiente térmico que gera um sinal de voltagem.

A dopagem dos nanotubos com transportadores químicos durante a impressão aumenta ainda mais a sua sensibilidade. Usando esses nanotubos, a luz visível, bem como a luz infravermelha, como aquelas relacionadas ao calor ou às moléculas, podem ser medidas.

Junto com os sensores de nanotubos de carbono, transistores orgânicos também são impressos no substrato polimérico para organizar os sinais de tensão em um sinal de imagem. Para ler este sinal, um computador não precisa estar fisicamente conectado por fios ao sensor. Em vez disso, é usado um módulo Bluetooth sem fio.

“Juntamente com este sistema sem fio, nosso gerador de imagens pode anexar objetos macios e curvos para analisar suas superfícies ou interiores sem danificá-los”, diz Teppei Araki, autor sênior do estudo.

Os pesquisadores construíram um protótipo do sensor óptico tipo folha e testaram sua capacidade de detectar o calor de objetos como dedos ou fios humanos, bem como a glicose fluindo através dos tubos. Eles descobriram que o sensor óptico tem alta sensibilidade em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Além disso, em temperatura ambiente e em condições atmosféricas, os testes mostraram que ele possui alta durabilidade à flexão e funciona mesmo depois de amassado.

As vantagens exclusivas deste sistema de medição sem fio e do sensor óptico tipo folha levarão a maneiras novas e mais simples de realizar muitas tarefas, como avaliar a qualidade do líquido sem a necessidade de amostrá-lo. Os pesquisadores acreditam que ele é altamente promissor em muitas aplicações, como imagens não destrutivas, dispositivos vestíveis e robótica suave.

Mais informações: Rei Kawabata et al, Ultraflexible Wireless Imager Integrado com Circuitos Orgânicos para Análise Térmica Infravermelha de Banda Larga, Materiais Avançados (2024). DOI:10.1002/adma.202309864
Informações do diário: Materiais Avançados

Fornecido pela Universidade de Osaka