फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग
फोटोइलेक्ट्रोगीला घटना प्रकाश का उपयोग करके सतह (आमतौर पर एक जल विरोधी सतह) के गीले गुणों का एक संशोधन है।[1]
कार्य सिद्धांत
जबकि एक तरल/इन्सुलेटर (बिजली)/विद्युत कंडक्टर स्टैक वाली सतहों में साधारण इलेक्ट्रोवेटिंग देखी जाती है, तरल/इन्सुलेटर/अर्धचालक स्टैक बनाने के लिए कंडक्टर को सेमीकंडक्टर से बदलकर फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग देखी जा सकती है। इसमें मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (MOSFETs) और चार्ज-युग्मित डिवाइस (CCDs) में प्रयुक्त धातु/इन्सुलेटर/सेमीकंडक्टर स्टैक के समान विद्युत और ऑप्टिकल गुण हैं। सेमीकंडक्टर डोपिंग (सेमीकंडक्टर) प्रकार और घनत्व के आधार पर कंडक्टर को सेमीकंडक्टर के साथ बदलने से असममित इलेक्ट्रोवेटिंग व्यवहार (वोल्टेज ध्रुवीयता के संदर्भ में) होता है।
सेमीकंडक्टर के ऊर्जा अंतराल के ऊपर आपतित प्रकाश अंतर्निहित सेमीकंडक्टर के रिक्तीकरण क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन-छिद्र जोड़ी पीढ़ी के माध्यम से फोटो-प्रेरित वाहक बनाता है। यह इन्सुलेटर/सेमीकंडक्टर स्टैक के समाई के संशोधन की ओर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप स्टैक की सतह पर एक तरल बूंद के संपर्क कोण में एक निरंतर तरीके से संशोधन होता है जो गैर-प्रतिवर्ती भी हो सकता है।[2] फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग प्रभाव की व्याख्या थॉमस यंग (वैज्ञानिक) - गेब्रियल लिपमैन इलेक्ट्रोवेटिंग#इलेक्ट्रोवेटिंग सिद्धांत के एक संशोधन द्वारा की जा सकती है।[3] चित्र फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग प्रभाव के सिद्धांत को दर्शाता है। यदि इंसुलेटर जल विरोधी है तो शून्य बायस (0V) पर कंडक्टिंग ड्रॉपलेट में एक बड़ा संपर्क कोण (बाईं छवि) होता है। जैसे-जैसे पूर्वाग्रह बढ़ता है (बाहरी सेमीकंडक्टर के लिए सकारात्मक | पी-टाइप सेमीकंडक्टर, बाहरी अर्धचालक के लिए नकारात्मक | एन-टाइप सेमीकंडक्टर) छोटी बूंद फैलती है - यानी संपर्क कोण कम हो जाता है (मध्य छवि)। प्रकाश की उपस्थिति में (सेमीकंडक्टर के बैंड गैप से बेहतर ऊर्जा होने पर) इंसुलेटर/सेमीकंडक्टर इंटरफेस (राइट इमेज) पर अंतरिक्ष प्रभार क्षेत्र की मोटाई कम होने के कारण छोटी बूंद अधिक फैलती है।
== एमईएमएस == का ऑप्टिकल एक्चुएशन फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग करके माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (एमईएमएस) के फोटोएक्चुएशन का प्रदर्शन किया गया है।[4][5] लिक्विड-इंसुलेटर-फोटोकंडक्टर जंक्शन के ऊपर एक माइक्रोब्रैकट रखा गया है। जैसा कि जंक्शन पर प्रकाश डाला जाता है, संपर्क कोण परिवर्तन के कारण कैंटिलीवर पर छोटी बूंद से केशिका बल, कैंटिलीवर को विक्षेपित करता है। इस वायरलेस एक्चुएशन का उपयोग वर्तमान में स्वायत्त वायरलेस सेंसर के ऑप्टिकल एड्रेसिंग और नियंत्रण के लिए उपयोग किए जाने वाले जटिल सर्किट-आधारित सिस्टम के विकल्प के रूप में किया जा सकता है।[6]
बूंद परिवहन
फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग छोटी बूंद आधारित माइक्रोफ्लुइडिक्स के लिए किया जा सकता है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड और पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन से ढके सिलिकॉन वेफर पर जलीय घोल-आधारित सेसाइल बूंदों को प्रसारित करें - बाद वाला एक हाइड्रोफोब सतह प्रदान करता है। छोटी बूंद के अग्रणी किनारे पर एक लेज़र को केंद्रित करके छोटी बूंद का परिवहन प्राप्त किया जाता है। अंतर्निहित डिजिटल माइक्रोफ्लुइडिक्स की आवश्यकता के बिना 10 मिमी/एस से अधिक की बूंदों की गति प्राप्त की जा सकती है।[7]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ S. Arscott, 'Moving liquids with light: Photoelectrowetting on semiconductors', Sci. Rep. 1, 184, (2011). Scientific Reports: Nature Publishing Group.
- ↑ Palma, Cesar; Deegan, Robert (5 January 2015). "अर्धचालकों पर इलेक्ट्रोवेटिंग". Applied Physics Letters. 106 (1): 014106. doi:10.1063/1.4905348. S2CID 15032848.
- ↑ Arscott, Steve (3 July 2014). "इलेक्ट्रोवेटिंग और अर्धचालक". RSC Advances. 4 (55): 29223. doi:10.1039/c4ra04187a.
- ↑ Gaudet, Matthieu; Arscott, Steve (28 May 2012). "फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग करके माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम का ऑप्टिकल एक्चुएशन". Applied Physics Letters. 100 (22): 224103. arXiv:1201.2873. doi:10.1063/1.4723569. S2CID 119208424.
- ↑ "Research team creates photoelectrowetting circuit".
- ↑ Yick, Jennifer, Biswanath Mukherjee, and Dipak Ghosal. "Wireless sensor network survey." Computer Networks 52.12 (2008): 2292-330. Web.
- ↑ C. Palma and R.D. Deegan "Droplet Translation Actuated by Photoelectrowetting" Langmuir 34, 3177 (2018). doi:10.1021/acs.langmuir.7b03340.
