Учёные разработали полностью прозрачный датчик для кожи, который точно измеряет ультрафиолетовое излучение, улавливая свет и преобразуя его в электрические сигналы. Когда солнечные лучи достигают опасного уровня, на смартфон пользователя приходит уведомление о необходимости прикрыться.
Исследовательская группа под руководством профессора Кан Сон Джуна из Университета Кёнхи (Южная Корея) создала высокопроизводительный, точный, прозрачный датчик, который определяет воздействие ультрафиолетового излучения типа А (UVA). Хотя ультрафиолетовое (УФ) излучение подразделяется на три типа в зависимости от длины волны: UVA, UVB и UVC, наиболее опасным является UVA, поскольку он обходит озоновый слой и проникает глубоко в кожу. Поскольку UVA-лучи проникают глубже в кожу, они могут вызывать преждевременное старение, появление морщин и некоторые виды рака кожи.
Хотя устройства для обнаружения солнечного света не являются новинкой, исследователи отмечают, что непрозрачные носимые устройства не способны точно измерять количество проходящего UVA-излучения, поскольку через датчик проходит лишь небольшая его часть. Это также затрудняет адаптацию этой технологии к существующим устройствам, таким как умные очки. Благодаря лёгкому весу датчик можно встраивать в одежду, браслеты и часы.
«Если в будущем это будет применяться в умных часах или фитнес-браслетах, контролировать ультрафиолетовое излучение станет возможным даже во время повседневной активности на открытом воздухе», — отмечают исследователи. «Это значительно поможет предотвратить рак кожи и поддерживать её здоровье».
Команда начала разработку с прозрачного стеклянного основания и добавила прозрачные оксидные полупроводники, реагирующие только на ультрафиолетовое излучение (UVA). Наконец, прозрачная пленка оксида индия и олова обеспечила электрическую цепь для небольшого детектора, который можно было легко интегрировать с существующими носимыми устройствами.
«В данном исследовании был разработан полностью прозрачный фотодиод на основе оксидного полупроводника, который обеспечивает высокий коэффициент пропускания в видимом спектре и селективное обнаружение УФ-излучения с пиковой чувствительностью в диапазоне от 340 до 350 нм», — пишут исследователи.
Команда подключила устройство к печатной плате с усилителем (для усиления слабых сигналов UVA) и чипом Bluetooth для отправки данных в режиме реального времени на смартфон пользователя.
«Благодаря прозрачному ультрафиолетовому датчику мы можем точно определять степень воздействия ультрафиолета на человека, что позволяет заблаговременно предупреждать и предотвращать такие заболевания, как рак кожи, фотостарение и катаракта», — сказал Кан. «В будущем это может повысить технологическую конкурентоспособность Кореи в сфере прозрачной электроники и оптических датчиков».
Прототип детектора UVA-излучения испытывался на солнце как в ясные, так и в пасмурные дни, и показания соответствовали показаниям экспертного оборудования для мониторинга ультрафиолетового излучения. Данные об UVA-излучении затем отправлялись на смартфон пользователя, где рассчитывалось накопленное воздействие и выдавалось предупреждение, когда уровень достигал 80% от необходимого для ожога. Это предупреждение служит сигналом о том, что пора нанести больше солнцезащитного крема или укрыться.
«Это медицинское устройство, интегрированное со смартфоном, демонстрирует свой потенциал в качестве практического подхода к предотвращению рисков, связанных с длительным воздействием ультрафиолета», — пишут исследователи. «Эта технология будет служить инструментом мониторинга в режиме реального времени, дополняющим возможности солнцезащитных кремов».
Исследование опубликовано в журнале Science Advances .
