Eric Bonvin arbetar för närvarande på László Forrós laboratorium på EPFL. En schweizisk-amerikansk, han föddes i Lausanne -området, och växte upp i Schweiz, Tyskland. Hans sommarprojekt syftar till att utveckla ultrakänsliga ljusdetektorer som teoretiskt kan ta upp en enda foton. Att göra detta, Bonvin får den svåra uppgiften att kombinera två av de mest spännande materialen:grafen och perovskit.

Graphene är science fiction -grejer:det starkaste material som man vet, den har också exceptionella - om inte exotiska - elektriska egenskaper, och möjligen även bortom det. När det gäller perovskiter, deras förmåga att omvandla ljus till elektrisk ström har stadigt placerat dem bland de bästa materialen för effektiva solpaneler.

Efter examen från ett schweiziskt gymnasium, Bonvin började studera fysik vid EPFL. Han tillbringade de två första åren av kandidatexamen där, tredje året på ett utbytesprogram som tog honom till Carnegie Mellon University i Pittsburgh.

Återvänder till EPFL för sin magisterexamen i fysik, han genomförde ett första års projekt om grafen i László Forrós laboratorium för fysik av komplex materia. Efter att ha avslutat sina mästare, han kommer att fortsätta i labbet under sommaren för att driva projektet på djupet.

"Mitt projekt handlar om att skapa fotodetektorer för användning i svagt ljus, "säger han." Jag kombinerar grafen och perovskit - två material som har väckt intresse för forskare under det senaste decenniet - för att skapa enheter som är tio miljoner gånger känsligare för ljus än vanliga kiselfotodetektorer - standardtekniken som används idag ." I teorin, effektiviteten hos sådana material är tillräckligt hög för att detektera en enda foton - "även vid rumstemperatur", säger Endre Horvath, som leder projektet Eric jobbar på.

För att skapa sådana känsliga system, Bonvin utvecklade först en metod för att odla perovskit från en lösning till tunna nanotrådar direkt ovanpå grafenark. Detta steg är avgörande, eftersom ljuskänsligheten hos enheterna beror på hur nanotrådarna är uppbyggda; arkitekturen är nyckeln till optimal fotodetektion.

Ändå, att göra detta är en utmaning. När han utvecklade sin egen metod, Bonvin drog från laboratoriets expertis inom mikrofabricering av nanotrådar. Processen involverade högprecisionsmaskiner och mycket test-och-fel, men i slutändan, Bonvin såg sina grafen-perovskit-nanotrådar växa i vackra raka linjer. "Tillväxtmetoden är kontrollerbar, reproducerbar, billig och skalbar, "säger han upphetsat." Den är idealisk för storskalig bearbetning. "

Själva enheterna är mikrofabricerade i renrummet i EPFL:s Center for MicroNanoTechnology. Anledningen till mikrofabricering av dem är att förbättra enhetens effektivitet, eftersom mindre enheter är mindre benägna att innehålla föroreningar, och kan därför uppnå högre effektivitet. Mikrofabrikation gör också att enheterna kan konstrueras på ett sätt som faktiskt innehåller väldigt få nanotrådar. Detta minskar också sannolikheten för föroreningar, vilket leder till högre effektivitet.

Sådana ultrakänsliga fotodetektorer har flera applikationer. Dessa inkluderar nattvisionssystem, CT -skannrar, detektorer som används i partikelacceleratorförsök och till och med ljusbaserade kvantdatasystem, som kräver detektion av enstaka fotoner. "Jag tror att våra detektorer faktiskt kan uppnå det, säger Bonvin.

Ännu mer exotiskt, detektorerna kan användas i rymdteleskop, som detekterar svaga signaler från avlägsna galaxer över hela det elektromagnetiska spektrumet. "Våra detektorer svarar på en mycket stor del av spektrumet, från nära-infrarött ända till röntgen. Det betyder att vi bara skulle behöva en detektor för att utföra ett jobb som kräver flera detektorer idag. "

Bonvins projekt erbjuder en metod för att utveckla ultrakänsliga detektorer genom att kombinera två material som är billiga att tillverka. "I framtiden, Jag skulle vilja se vidareutveckling av den här typen av fotodetektorer - och möjligen se de första tillämpningarna av dem visas. "

Bonvin söker för närvarande en doktorandposition inom området solid-state fysik. Men detta sommarprojekt har redan satt honom på en professionell kurs. "Under hela projektet, I learned a lot about photodetectors, graphene and perovskites. Next I would like to go even further and design new devices that work with the same underlying principles but with an optimized architecture. I have acquired many microfabrication skills that I will be able to apply in all sorts of projects in the future."