Ультратонкие инфракрасные детекторы на основе поляритонов разработаны в Финляндии

a) Схематическое изображение влияния сильной экситон-фотонной связи на эффективную массу и дисперсию поляритонов. b) Упрощённая схема поляритонного OPD с иллюстрацией взаимодействия между резонансом полости и экситоном. c) Сравнение чувствительности узкополосных OPD при 0 В с пиковыми длинами волн между 940 и 990 нм. d) Увеличение чувствительности поляритонных OPD с резонансом устройства на 945 нм (оливковый), 965 нм (красный), 990 нм (пурпурный). Автор: Advanced Optical Materials (2025). DOI: 10.1002/adom.202501727

Исследователи из Университета Турку (Финляндия) разработали органический инфракрасный фотодиод, демонстрирующий рекордную чувствительность в ультратонких устройствах, готовых к интеграции в различные приложения. Эта разработка открывает путь к созданию компактных датчиков с низким энергопотреблением для медицинских технологий, экологического мониторинга и носимой электроники.

Инфракрасное обнаружение — это процесс восприятия теплового излучения или невидимого инфракрасного света. Все объекты и живые организмы излучают тепло, которое можно измерить и преобразовать в изображение или электрический сигнал.

Большинство инфракрасных детекторов основаны на неорганических материалах. Они обычно работают лучше, но дороже и сложнее в производстве, чем органические решения на основе углерода. Органические детекторы — перспективная альтернатива, поскольку они не только дешевле, но и легче, легко настраиваются и могут интегрироваться с другими материалами.

Исследователи преодолели ограничения существующих органических детекторов, создав новую технологию на основе поляритонов — гибридных состояний «свет-материя», формирующихся внутри оптического микрорезонатора. Инженерам удалось создать сильную экситон-фотонную связь, в результате чего поляритонный режим имеет уплощённую дисперсию, сохраняя цветовую селективность при широких углах обзора при исключительно тонком активном слое.

Устройство демонстрирует исключительно узкую полосу обнаружения и сохраняет высокую чувствительность без отдельных фильтров, при этом его реакция сверхбыстрая, а измеренная обнаружительная способность конкурирует с ведущими органическими подходами.

«Мы демонстрируем, что поляритонная инженерия — это не только концепция фундаментальной физики, но и практический путь решения реальных проблем устройств, таких как угловая цветовая стабильность и чувствительность в действительно тонкой архитектуре», — говорит ведущий автор Ахмед Габер Абдельмагид.

Новая технология открывает возможности для создания лёгких датчиков низкой мощности для телефонов и носимых устройств, компактных спектрометров для диагностики и энергоэффективных модулей для автономных платформ.

Дополнительная информация: Ahmed Gaber Abdelmagid et al, Polaritons in Non‐Fullerene Acceptors for High Responsivity Angle‐Independent Organic Narrowband Infrared Photodiodes, Advanced Optical Materials (2025). DOI: 10.1002/adom.202501727