ફોટોડિટેક્ટરની ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા સૈદ્ધાંતિક મર્યાદાને તોડે છે

ભૌતિકશાસ્ત્રી સંગઠન નેટવર્ક અનુસાર, તાજેતરમાં અહેવાલ આપ્યો છે કે ફિનિશ સંશોધકોએ 130% ની બાહ્ય ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા સાથે બ્લેક સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટર વિકસાવ્યું છે, જે પ્રથમ વખત છે જ્યારે ફોટોવોલ્ટેઇક ઉપકરણોની કાર્યક્ષમતા 100% ની સૈદ્ધાંતિક મર્યાદા કરતાં વધી ગઈ છે, જેનાથી ફોટોઇલેક્ટ્રિક શોધ ઉપકરણોની કાર્યક્ષમતામાં ઘણો સુધારો થવાની અપેક્ષા છે, અને આ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કાર, મોબાઇલ ફોન, સ્માર્ટ ઘડિયાળો અને તબીબી સાધનોમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

ફોટોડિટેક્ટર એ એક સેન્સર છે જે પ્રકાશ અથવા અન્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જાને માપી શકે છે, ફોટોનને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે, અને શોષિત ફોટોન ઇલેક્ટ્રોન-છિદ્ર જોડીઓ બનાવે છે. ફોટોડિટેક્ટરમાં ફોટોડાયોડ અને ફોટોટ્રાન્સિસ્ટર વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ફોટોડિટેક્ટર જેવા ઉપકરણ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન-છિદ્ર જોડીમાં પ્રાપ્ત ફોટોનની ટકાવારી વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતાનો ઉપયોગ થાય છે, એટલે કે, ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા ફોટોજનરેટેડ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાને ઘટના ફોટોનની સંખ્યા દ્વારા ભાગ્યા જેટલી હોય છે.

જ્યારે કોઈ ઘટના ફોટોન બાહ્ય સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉત્પન્ન કરે છે, ત્યારે ઉપકરણની બાહ્ય ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા 100% હોય છે (અગાઉ સૈદ્ધાંતિક મર્યાદા માનવામાં આવતી હતી). નવીનતમ અભ્યાસમાં, બ્લેક સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટરની કાર્યક્ષમતા 130 ટકા સુધી હતી, જેનો અર્થ એ છે કે એક ઘટના ફોટોન લગભગ 1.3 ઇલેક્ટ્રોન ઉત્પન્ન કરે છે.

આલ્ટો યુનિવર્સિટીના સંશોધકોના મતે, આ મોટી સફળતા પાછળનું ગુપ્ત શસ્ત્ર ચાર્જ-કેરિયર ગુણાકાર પ્રક્રિયા છે જે બ્લેક સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટરના અનન્ય નેનોસ્ટ્રક્ચરમાં થાય છે, જે ઉચ્ચ-ઊર્જા ફોટોન દ્વારા શરૂ થાય છે. અગાઉ, વૈજ્ઞાનિકો વાસ્તવિક ઉપકરણોમાં આ ઘટનાનું અવલોકન કરી શક્યા ન હતા કારણ કે વિદ્યુત અને ઓપ્ટિકલ નુકસાનની હાજરીથી એકત્રિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યામાં ઘટાડો થયો હતો. "અમારા નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ ઉપકરણોમાં કોઈ પુનઃસંયોજન અને કોઈ પ્રતિબિંબ નુકશાન નથી, તેથી અમે બધા ગુણાકાર ચાર્જ કેરિયર્સ એકત્રિત કરી શકીએ છીએ," અભ્યાસ નેતા પ્રોફેસર હેરા સેવર્ન સમજાવે છે.

આ કાર્યક્ષમતા યુરોપમાં સૌથી સચોટ અને વિશ્વસનીય માપન સેવા, જર્મન નેશનલ મેટ્રોલોજી સોસાયટી (PTB) ના ભૌતિક ટેકનોલોજી સંસ્થા દ્વારા ચકાસવામાં આવી છે.

સંશોધકો નોંધે છે કે આ રેકોર્ડ કાર્યક્ષમતાનો અર્થ એ છે કે વૈજ્ઞાનિકો ફોટોઇલેક્ટ્રિક શોધ ઉપકરણોના પ્રદર્શનમાં ઘણો સુધારો કરી શકે છે.

"અમારા ડિટેક્ટરોએ ખાસ કરીને બાયોટેકનોલોજી અને ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા દેખરેખના ક્ષેત્રોમાં ઘણો રસ જગાડ્યો છે," એલ્ટો યુનિવર્સિટીની માલિકીની કંપની, એલ્ફિસિંકના સીઈઓ ડૉ. મિક્કો જુન્ટુનાએ જણાવ્યું. એવું અહેવાલ છે કે તેઓએ વ્યાપારી ઉપયોગ માટે આવા ડિટેક્ટરનું ઉત્પાદન શરૂ કરી દીધું છે.