علماء الفيزياء الروس والسعوديون يزيدون حساسية المستشعرات الضوئية

المستشعرات الضوئية المستخدمة اليوم في عدد كبير من الأجهزة الإلكترونية بدءًا من الهواتف الذكية وانتهاءً بالمحطة الفضائية ترد عادة على مجال ضيق من الموجات .

الأمر الذي يثير مشاكل كثيرة لدى مصممي الأجهزة. وقد وجد العلماء الروس والصينيون والسعوديون حلا لهذه المشكلة.

يذكر أن المستشعر الضوئي عبارة عن جهاز يبدأ في توليد التيار الكهربائي بعد تعرضه لأشعة الشمس، ما يسمح باكتشاف الضوء.

وقال رئيس مركز إلكترونيات الجزيئات في معهد موسكو للفيزياء التقنية فاديم أغافونوف إن هناك مستشعرات ضوئية قادرة على تحسس مجال واسع من الموجات، إلا أن عملية إنتاجها غالية ومعقدة جدا. وأضاف قائلا:" إننا وجدنا سبيلا سريعا ورخيصا وفعالا لتوسيع مجال حساسية المستشعرات الضوئية".

فقد أجرى العلماء الروس وزملاؤهم في جامعة الملك سعود ومعهد الكيمياء التطبيقية في (تشان تشون) الصينية تجربة قاموا خلالها بإشعاع مستشعر ضوئي يتضمن جسيمات نانو من أكسيد الزنك بموجات فوق بنفسجية.

واتضح أن الأشعة فوق البنفسجية تغيّر حساسية المستشعر حال تفاعلها مع سطحه الضوئي.

وقال العلماء إن الإشعاع فوق البنفسجي يفصل ذرات الأكسيجين عن جزيئات أكسيد الزنك. وبفضل ذلك تجري عملية إعادة توزيع الإلكترونات والثقوب - بصفتها مواقع شاغرة للإلكترونات -  ما يؤدي إلى انفصال ذرات الأكسيجين.
و تكتسب الإلكترونات المتحررة نتيجة ذلك قدرة على نقل الشحنة الكهربائية وتوليد التيار الكهربائي حتى في حال توفر قدرة 60 بيكوواط فقط.

وبنتيجة هذا الإشعاع يتم توسيع مجال الموجات والأطياف. أما الفاعلية الكمية القصوى (النسبة بين عدد الإلكترونات الحرة وعدد الفوتونات الساقطة) فيزداد من 30% إلى 140000%. ويعني ذلك أن الفوتونات العشرة كانت تولد قبل إشعاعها 3 إلكترونات. أما بعد إشعاعها بالموجات فوق البنفسجية فصارت تولد 14000 إلكترون.