ફોટોડિટેક્ટરની ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા સૈદ્ધાંતિક મર્યાદાને તોડે છે

ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના સંગઠનના નેટવર્ક મુજબ તાજેતરમાં અહેવાલ આપ્યો છે કે ફિનિશ સંશોધકોએ 130% ની બાહ્ય ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા સાથે બ્લેક સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટર વિકસાવ્યું છે, જે પ્રથમ વખત છે કે ફોટોવોલ્ટેઇક ઉપકરણોની કાર્યક્ષમતા 100% ની સૈદ્ધાંતિક મર્યાદાને વટાવી જાય છે, જે મોટા પ્રમાણમાં અપેક્ષિત છે. ફોટોઈલેક્ટ્રીક ડિટેક્શન ઉપકરણોની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે, અને આ ઉપકરણોનો વ્યાપકપણે કાર, મોબાઈલ ફોન, સ્માર્ટ ઘડિયાળો અને તબીબી સાધનોમાં ઉપયોગ 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-હોલ જોડી બનાવે છે. ફોટોડિટેક્ટરમાં ફોટોડિયોડ અને ફોટોટ્રાન્સિસ્ટર વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતાનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીમાં ફોટોડિટેક્ટર જેવા ઉપકરણ દ્વારા પ્રાપ્ત ફોટોનની ટકાવારીને વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે થાય છે, એટલે કે, ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા ફોટોજનરેટેડ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા દ્વારા વિભાજિત કરવામાં આવે છે. ઘટના ફોટોનની સંખ્યા.

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

આલ્ટો યુનિવર્સિટીના સંશોધકોના જણાવ્યા અનુસાર, આ મોટી સફળતા પાછળનું ગુપ્ત શસ્ત્ર ચાર્જ-કેરિયર ગુણાકાર પ્રક્રિયા છે જે બ્લેક સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટરના અનન્ય નેનોસ્ટ્રક્ચરમાં થાય છે, જે ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળા ફોટોન દ્વારા ટ્રિગર થાય છે. અગાઉ, વૈજ્ઞાનિકો વાસ્તવિક ઉપકરણોમાં ઘટનાનું અવલોકન કરી શક્યા ન હતા કારણ કે વિદ્યુત અને ઓપ્ટિકલ નુકસાનની હાજરીએ એકત્રિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યામાં ઘટાડો કર્યો હતો. "અમારા નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ ઉપકરણોમાં કોઈ પુનઃસંયોજન નથી અને કોઈ પ્રતિબિંબ નુકશાન નથી, તેથી અમે તમામ ગુણાકાર ચાર્જ કેરિયર્સ એકત્રિત કરી શકીએ છીએ," અભ્યાસના નેતા પ્રોફેસર હેરા સેવર્ને સમજાવ્યું.

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

સંશોધકો નોંધે છે કે આ રેકોર્ડ કાર્યક્ષમતાનો અર્થ એ છે કે વૈજ્ઞાનિકો ફોટોઈલેક્ટ્રીક ડિટેક્શન ઉપકરણોની કામગીરીમાં મોટા પ્રમાણમાં સુધારો કરી શકે છે.

"અમારા ડિટેક્ટર્સે ખાસ કરીને બાયોટેકનોલોજી અને ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાના મોનિટરિંગના ક્ષેત્રોમાં ઘણો રસ પેદા કર્યો છે," ડૉ. મિક્કો જુન્ટુના, એલ્ફિસઇંકના સીઇઓ, Aalto યુનિવર્સિટીની માલિકીની કંપનીએ જણાવ્યું હતું. એવા અહેવાલ છે કે તેઓએ વ્યવસાયિક ઉપયોગ માટે આવા ડિટેક્ટર બનાવવાનું શરૂ કર્યું છે.