पतली फिल्मों में नैनो-गोल्ड के समावेश से स्व-संचालित सेंसर और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स का मार्ग प्रशस्त

Ferroelectric polymers reinforced with noble metals enable advanced sensors, photodetectors, flexible electronics, and energy harvesters. This study investigates the effects of integrating hexagonal nanogold (n-Au) into poly(vinylidene fluoride) (PVDF), a prominent ferroelectric polymer, to advance the structure-property relationship in hybrid materials for next-generation sensor and energy conversion technologies. The fabricated Au-PVDF thin films (≤100 nm) are exhibiting a nearly pure β-PVDF phase with edge-on orientation of (300) lattice planes. 

 

 

By- Jyoti Rawat

शोधकर्ताओं की विकसित की गई नई अति पतली लचीली फिल्म तापमान में होने वाले सूक्ष्म उतार-चढ़ाव को कुशलतापूर्वक विद्युत संकेतों में परिवर्तित कर सकती है। यह फिल्म भविष्य के स्मार्ट फोटोडिटेक्टरों, निम्न-श्रेणी के ताप संग्राहकों और स्वास्थ्य सेवा, पर्यावरण निगरानी और ऊर्जा-कुशल उपकरणों से संबंधित उन्नत लचीली इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों का समर्थन कर सकती है।

अगली पीढ़ी के स्मार्ट उपकरणों और स्वायत्त सेंसरों के लिए सूक्ष्म तापीय उतार-चढ़ाव को उपयोगी विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने में सक्षम हल्के, लचीले और कम बिजली खपत वाले पदार्थों की भारी मांग है।

इससे पहले प्लास्मोनिक-पायरोइलेक्ट्रिक और पीवीडीएफ मिश्रित प्रणालियों ने तापीय से विद्युत रूपांतरण में वृद्धि दिखाई है, लेकिन ऐसे कई दृष्टिकोण माइक्रोन-मोटी उपकरणों या कम नियंत्रित हाइब्रिड इंटरफेस पर निर्भर करते हैं, जो पतले, पहनने योग्य और कम-ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए उनकी उपयुक्तता को सीमित करता है।

थर्मल और ऑप्टिकल दोनों तरह के उद्दीपनों पर प्रतिक्रिया करने में सक्षम उच्च गति, कम बिजली खपत वाले, स्व-संचालित उपकरण बनाने के लिए प्लास्मोनिक और पायरोइलेक्ट्रिक पॉलिमर के संयोजन में बढ़ती रुचि देखी जा रही है।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग के मोहाली स्थित स्वायत्त संस्थान नैनो साइंस एंड टेक्नोलॉजी संस्थान (आईएनएसटी) के वैज्ञानिकों ने यह प्रदर्शित किया है कि एक सामान्य फेरोइलेक्ट्रिक पॉलीमर में नैनोगोल्ड की एक सूक्ष्म मात्रा को मिलाने से इसकी पायरोइलेक्ट्रिक क्षमता या तापमान में परिवर्तन से बिजली उत्पन्न करने की क्षमता में नाटकीय रूप से वृद्धि होती है।

प्रोफेसर दीपांकर मंडल के नेतृत्व वाली टीम और सुदीप नास्कर सहित उनके सहयोगियों ने पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (पीवीडीएफ) से बनी अति पतली फिल्मों का निर्माण किया, जो एक लचीला बहुलक है और इसका व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक और संवेदन अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।

उन्होंने पीवीडीएफ के ज्ञात फेरोइलेक्ट्रिक और फिल्म-निर्माण गुणों पर आधारित एक लो-डोज इन-सीटू नैनोगोल्ड रणनीति तैयार की, ताकि यह समझा जा सके कि नैनोस्केल गोल्ड-पॉलिमर इंटरैक्शन, द्विध्रुव अभिविन्यास और सीमित प्लास्मोनिक उत्तेजनाओं का उपयोग बहुत पतली फिल्मों में पायरोइलेक्ट्रिक प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए कैसे किया जा सकता है।

100 नैनोमीटर से भी पतली फिल्मों में षट्कोणीय नैनोगोल्ड कणों को शामिल करके, शोधकर्ताओं ने अत्यधिक व्यवस्थित द्विध्रुवों के साथ पीवीडीएफ का लगभग शुद्ध ध्रुवीय चरण प्राप्त किया, जो कुशल पायरोइलेक्ट्रिक व्यवहार के लिए आवश्यक संरचना है।

एडवांस्ड फंक्शनल मटेरियल्स में प्रकाशित शोध से यह स्थापित होता है कि स्वर्ण नैनोकणों के बहुलक-समर्थित मेटास्टेबल हेक्सागोनल क्लोज्ड पैक चरण और पीवीडीएफ मैट्रिक्स के अत्यधिक व्यवस्थित ध्रुवीय चरण को एक मजबूत 2डी हाइब्रिड पतली फिल्म में एकीकृत किया जा सकता है, जहां प्लास्मोन-द्विध्रुव-इलेक्ट्रॉन युग्मन सहयोगात्मक रूप से कार्य करते हुए पायरोइलेक्ट्रिसिटी, द्विध्रुव क्रम और ब्रॉडबैंड ऑप्टिकल अवशोषण को बढ़ाते हैं।

294 से 301 के तापमान में छोटे उतार-चढ़ाव की सीमा में एक अति पतली फिल्म में कुशल पायरोइलेक्ट्रिक ऊर्जा रूपांतरण का प्रदर्शन करके, यह कार्य परिवेश-तापमान थर्मल सेंसिंग और पहनने योग्य ऊर्जा संचयन प्रौद्योगिकियों के लिए एक महत्वपूर्ण आवश्यकता को पूरा करता है।

प्रकाशन लिंक: (https://doi.org/10.1002/adfm.202515437).