Sensor UV Fleksibel Canggih untuk Perlindungan Matahari Dapat Ditekan
Sementara tidak terlihat oleh mata manusia, sinar UV mengelilingi kita di lingkungan, dan paparan berlebihan dapat menyebabkan masalah kesehatan termasuk kanker kulit dan penuaan kulit premature. Intensitas sinar UV biasanya dilaporkan melalui indeks dalam laporan cuaca. Perangkat dapat ditekan, seperti kaos atau jam yang memantau paparan UV pribadi sehari-hari, akan menjadi panduan yang berguna dan lebih akurat untuk orang yang ingin menghindari kerusakan matahari.
Peneliti NTU telah melaporkan bahwa sensor cahaya UV fleksibel mereka 25 kali lebih responsif, dan 330 kali lebih sensitif daripada sensor yang ada, melebihi tingkat performa yang diperlukan untuk aplikasi optoelektronik — elektronik berbasis cahaya.
Sensor cahaya UV, juga dikenal sebagai detektor foton, digunakan dalam berbagai sistem, dari smartphone hingga citra biomedis. Sepuluh tahun terakhir, nitrida galium (GaN) telah mendapat kemunculan sebagai bahan ideal untuk membuat sensor cahaya UV, sebagian besar karena properti unggulnya dalam memancar, mengatur, mentransmisikan, dan merasakan cahaya. Namun, sebagian besar sensor UV berbasis GaN saat ini dibangun pada lapisan rigid, membatasi penggunaan mereka dalam produk dapat ditekan dan dapat ditekan.
Sementara peneliti di tempat lain telah mengembangkan sensor UV berbasis GaN yang dapat ditekan, mereka belum mencapai tingkat performa yang diperlukan untuk penggunaan tingkat terdepan. Dua tantangan terbesar mereka adalah responsivitas rendah dan sensitivitas rendah. Tim NTU mengatasi keterbatasan ini dengan menciptakan sensor cahaya UV fleksibel pada wafer semikonductor berdiameter 8 inci, menggunakan lapisan kristal tunggal bebas mandiri GaN dan nitrida alumunium galium (AlGaN), diatur menggunakan membran yang terdiri dari dua lapisan semikonductor tipis yang berbeda (membran heterostruktur).
Jenis struktur semikonductor ini, yang dapat dibuat menggunakan metode industri yang kompatibel, memungkinkan bahan untuk dengan mudah dibengkok, membuatnya ideal untuk digunakan dalam sensor dapat ditekan. Pada saat yang sama, komposisi kimia bahan berubah dengan kedalaman, berarti performa tinggi dipelihara bahkan ketika ia datang di bawah tekanan.
Dalam tes laboratorium, sensor cahaya UV fleksibel NTU beroperasi pada tingkat responsivitas dan sensitivitas yang tinggi bahkan saat berada di bawah beberapa kali tes bengkok dan suhu tinggi. Di bawah berbagai tekanan eksternal (kompresi, datar, dan tarikan), sensor mencatat tingkat responsivitas antara 529 – 1340 Ampere/Watt (satuan yang digunakan untuk mengukur kemampuan perangkat untuk mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik), yang sekitar 100 kali lebih tinggi dari sensor UV yang ada. Responsivitas ini tetap stabil setelah 100 siklus bengkok berulang, menunjukkan potensinya untuk diintegrasikan ke dalam wearable.
“Sensor cahaya UV fleksibel performa tinggi yang kami ciptakan membuka jalan ke depan untuk berbagai aplikasi wearable di masa depan, seperti dalam pemantauan kesehatan pribadi pintar, di mana orang dapat mengukur tingkat paparan UV mereka secara akurat sepanjang hari untuk mengurangi risiko kanker kulit,” ujar Profesor Kim Munho. Kanker kulit, salah satu jenis kanker paling umum di dunia, terutama disebabkan oleh paparan berlebihan radiasi UV dari matahari. Di wilayah seperti Australia, yang memiliki tingkat kanker kulit tertinggi di dunia, diperkirakan sekitar 2 dari 3 orang akan didiagnosis kanker kulit saat mereka mencapai usia 70 tahun, menurut data yang dikompilasi oleh World Cancer Research Fund.
“Kanker kulit dapat dicegah dengan melindungi kulit dari paparan matahari berlebihan. Jadi, perangkat wearable yang andal yang dapat melacak paparan UV dapat menjadi alat yang berguna untuk membantu memantau paparan yang disarankan, terutama bagi mereka yang banyak waktu di luar ruangan,” tim penelitian katakan.
