透明温度传感器通过光线精确测量温度变化
6日，韩国工业技术院电子计算机系教授姜洪基(院长国阳)和KIST软混合材料研究中心博士郑承俊(院长尹锡镇)共同发表了能够精确、快速测量光引起的温度变化的透明温度传感器的开发成果。该技术有望对依赖敏感温度变化的各种应用生物设备的发展做出贡献。
等离子体纳米材料的光热效应由于其独特的光加热特性，近年来被广泛应用于脑神经刺激、药物输送、癌症治疗、超高速PCR等生物应用领域。然而，利用光热现象测量温度变化仍然依赖于使用热成像相机的间接、缓慢的测量方法，导致其不适合单细胞水平的局部温度测量，在几毫秒到几十微米水平上变化很快。由于缺乏温度变化的精确信息，光热效应技术的应用虽然具有推广效应，但对精确温度变化带来的生物学变化的理解和稳定的临床应用仍存在担忧。
因此，联合研究组利用温差引起的电荷快速转移产生电压信号的热电效应，开发出了在几毫秒内就能测量温度快速变化的温度传感器技术。特别是，研究小组利用透明的导电聚合物“PEDOT:PSS”有机热电层，建立了减少光干扰的直接光热现象测量技术。
50纳米薄的PEDOT:PSS热电传感器在可见光区具有平均97%的高透明度，可直接应用于光热现象区域，最大限度地减少光干扰，适用于各种光热生物工程和医疗应用。此外，由于所使用的聚合物热电材料可以使用低温溶液工艺，因此使用喷墨打印工艺制备，该工艺比一般半导体工艺更容易制造，具有高度的设计自由度，因此在打印工艺中具有优势。
通过这项研究开发的透明热电温度传感器技术，可以用来理解利用光控制大脑活动的光学神经接口的机制，这一点最近通过光遗传学得到了广泛的了解。它是分析局部高温治疗癌细胞原理的关键技术。此外，基于无功率运行原理，有望应用于可穿戴设备、透明显示设备、功率半导体局部劣化分析等下一代半导体技术。
DGIST电子计算机系教授姜洪基表示:“提出了能直接精确测量光热效应的技术，其最大的优点是能快速产生局部热量，这一点意义重大。”并称:“通过微半导体工艺，将其与各种生物电子芯片相结合，未来有望深入进行生物工程分析和生物医学应用。”
此次研究是在科学信息通信部基础研究事业、国家核心材料研究中心专门化事业、KIST机构事业、dist机构事业的支持下，通过国家研究财团共同进行的，由dist电子计算机系博士李俊熙、博士后洪娜里、KIST博士黄成权等人主导的共同研究。
该研究成果发表在相关领域最高权威的国际杂志《Materials Horizons》网络版上。
参考:李俊，黄松，洪宁，等。用于光热效应传感的高时间分辨率透明热电温度传感器。板牙水平的．2022年10月18日在线发布。doi:10.1039 / D2MH00813K
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