ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క క్వాంటం సామర్థ్యం సైద్ధాంతిక పరిమితిని అధిగమించింది

భౌతిక శాస్త్రవేత్తల సంస్థల నెట్‌వర్క్ ఇటీవల నివేదించిన ప్రకారం, ఫిన్నిష్ పరిశోధకులు 130% బాహ్య క్వాంటం సామర్థ్యంతో ఒక బ్లాక్ సిలికాన్ ఫోటోడిటెక్టర్‌ను అభివృద్ధి చేశారు. ఫోటోవోల్టాయిక్ పరికరాల సామర్థ్యం 100% సైద్ధాంతిక పరిమితిని అధిగమించడం ఇదే మొదటిసారి. ఇది ఫోటోఎలక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ పరికరాల సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుందని భావిస్తున్నారు, మరియు ఈ పరికరాలు కార్లు, మొబైల్ ఫోన్లు, స్మార్ట్ వాచ్‌లు మరియు వైద్య పరికరాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి.

ఫోటోడిటెక్టర్ అనేది కాంతిని లేదా ఇతర విద్యుదయస్కాంత శక్తిని కొలవగల, ఫోటాన్‌లను విద్యుత్ ప్రవాహంగా మార్చగల, మరియు శోషించబడిన ఫోటాన్‌లు ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జంటలను ఏర్పరచగల ఒక సెన్సార్. ఫోటోడిటెక్టర్‌లో ఫోటోడయోడ్ మరియు ఫోటోట్రాన్సిస్టర్ మొదలైనవి ఉంటాయి. ఫోటోడిటెక్టర్ వంటి పరికరం ద్వారా ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జంటగా స్వీకరించబడిన ఫోటాన్‌ల శాతాన్ని నిర్వచించడానికి క్వాంటం సామర్థ్యాన్ని ఉపయోగిస్తారు, అనగా, క్వాంటం సామర్థ్యం అనేది కాంతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్యను పతనమైన ఫోటాన్‌ల సంఖ్యతో భాగించగా వచ్చే దానికి సమానం.

పతనమయ్యే ఫోటాన్ బాహ్య సర్క్యూట్‌కు ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను ఉత్పత్తి చేసినప్పుడు, పరికరం యొక్క బాహ్య క్వాంటం సామర్థ్యం 100% ఉంటుంది (గతంలో ఇది సైద్ధాంతిక పరిమితిగా భావించబడింది). తాజా అధ్యయనంలో, బ్లాక్ సిలికాన్ ఫోటోడిటెక్టర్ 130 శాతం వరకు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది, అంటే పతనమయ్యే ఒక ఫోటాన్ సుమారు 1.3 ఎలక్ట్రాన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ఆల్టో విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకుల ప్రకారం, ఈ ప్రధాన పురోగతి వెనుక ఉన్న రహస్య ఆయుధం, బ్లాక్ సిలికాన్ ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ప్రత్యేకమైన నానోస్ట్రక్చర్‌లో జరిగే ఛార్జ్-క్యారియర్ గుణన ప్రక్రియ. ఇది అధిక-శక్తి ఫోటాన్‌ల ద్వారా ప్రేరేపించబడుతుంది. గతంలో, విద్యుత్ మరియు ఆప్టికల్ నష్టాల కారణంగా సేకరించబడిన ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య తగ్గడం వల్ల, శాస్త్రవేత్తలు నిజమైన పరికరాలలో ఈ దృగ్విషయాన్ని గమనించలేకపోయారు. "మా నానోస్ట్రక్చర్డ్ పరికరాలలో పునఃసంయోగం మరియు పరావర్తన నష్టం ఉండవు, కాబట్టి మేము గుణించబడిన అన్ని ఛార్జ్ క్యారియర్‌లను సేకరించగలం," అని అధ్యయన నాయకురాలు ప్రొఫెసర్ హెరా సెవెర్న్ వివరించారు.

ఈ సామర్థ్యాన్ని యూరప్‌లోనే అత్యంత కచ్చితమైన మరియు విశ్వసనీయమైన కొలత సేవ అయిన జర్మన్ నేషనల్ మెట్రాలజీ సొసైటీ (PTB) యొక్క ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫిజికల్ టెక్నాలజీ ధృవీకరించింది.

ఈ రికార్డు స్థాయి సామర్థ్యం వల్ల శాస్త్రవేత్తలు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ పరికరాల పనితీరును గణనీయంగా మెరుగుపరచగలరని పరిశోధకులు పేర్కొన్నారు.

"మా డిటెక్టర్లు, ముఖ్యంగా బయోటెక్నాలజీ మరియు పారిశ్రామిక ప్రక్రియల పర్యవేక్షణ రంగాలలో, చాలా ఆసక్తిని రేకెత్తించాయి," అని ఆల్టో విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన ఎల్ఫిస్ఇంక్ (ElfysInc) సంస్థ సీఈఓ డాక్టర్ మిక్కో జుంటునా అన్నారు. వారు వాణిజ్యపరమైన ఉపయోగం కోసం అటువంటి డిటెక్టర్ల తయారీని ప్రారంభించినట్లు సమాచారం.