تعتبر أجهزة قياس الطيف الحسابي المصغرة ضرورية للتطبيقات على الرقاقة والتطبيقات القابلة للزرع. يسمح القياس الطيفي عالي الحساسية باستخدام كاشف واحد بتقليص آثار أقدام مقاييس الطيف هذه مع تحقيق الدقة الطيفية التي تقترب من أنظمة المنضدة.
العلماء ، بما في ذلك باحث المواد من جامعة ولاية أوريغون، أداة أفضل لقياس الضوء. هذا التقدم في قياس الطيف البصري يمكن أن يعزز أي شيء من كاميرات الهواتف الذكية إلى المراقبة البيئية. في الواقع ، توصل العلماء إلى مقياس طيفي قوي وفائق الصغر يناسب شريحة ميكرو ويتم تشغيله باستخدام الذكاء الاصطناعي.
لتطوير هذه الأداة ، استخدم العلماء فئة جديدة نسبيًا من المواد فائقة الرقة تعرف باسم أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد. النتيجة النهائية هي إثبات مفهوم مقياس الطيف الذي يمكن أن يكون مزودًا بالعديد من التقنيات.
نظرًا لتحكمها الكهربائي الكامل في ألوان الضوء التي تمتصها ، فإن الأداة لديها إمكانات هائلة لقابلية التوسع والتطبيق الشامل.
قال إيثان مينوت ، أستاذ الفيزياء في كلية العلوم بجامعة ولاية أوهايو ، "لقد أظهرنا طريقة لبناء مقاييس طيفية أصغر بكثير مما يتم استخدامه عادة اليوم. الطيف قياس قوة الضوء بأطوال موجية مختلفة وهي مفيدة للغاية في الكثير من الصناعات وجميع مجالات العلوم لتحديد العينات وتوصيف المواد ".
"تتطلب مقاييس الطيف التقليدية مكونات بصرية وميكانيكية ضخمة ، في حين أن الجهاز الجديد يمكن أن يتناسب مع نهاية a شعر الانسان. يقترح البحث الجديد أن هذه المكونات يمكن استبدالها بمواد جديدة من أشباه الموصلات والذكاء الاصطناعي ، مما يسمح بتقليص مقاييس الطيف بشكل كبير من المقاييس الأصغر الحالية ، والتي هي بحجم حبة العنب تقريبًا ".
قال هون هان يون ، الذي قاد الدراسة مع زميله في جامعة آلتو Zhipei Sun Yoon ، "لا يتطلب مقياس الطيف لدينا تجميع مكونات بصرية وميكانيكية منفصلة أو تصميمات مصفوفة لتشتيت الضوء وترشيحه. علاوة على ذلك ، يمكن أن تحقق دقة عالية مقارنة بأنظمة الطاولة ولكن في حزمة أصغر بكثير ".
قال مينوت ، "إنه لأمر مثير أن يفتح مقياس الطيف لدينا إمكانيات لجميع أنواع الأدوات والأدوات اليومية الجديدة للقيام بعلوم جديدة أيضًا."
في الطب ، على سبيل المثال ، يتم بالفعل اختبار مقاييس الطيف لمعرفة قدرتها على تحديد التغيرات الطفيفة في الأنسجة البشرية ، مثل الفرق بين الأورام والأنسجة السليمة. لرصد البيئة ، يمكن لمقاييس الطيف اكتشاف أي نوع من التلوث في الهواءأو الماء أو الأرض ومقدارها ".
"سيكون من الجيد أن يكون لدينا مطياف محمول ومنخفض التكلفة يقوم بهذا العمل من أجلنا. وفي البيئة التعليمية ، سيكون التدريس العملي لمفاهيم العلوم أكثر فاعلية باستخدام مقاييس الطيف المدمجة غير المكلفة ".
"مع تقدم العمل مع أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد ، سنكتشف بسرعة طرقًا جديدة لاستخدام خصائصها البصرية والإلكترونية الجديدة. كان البحث في أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد جادًا منذ اثني عشر عامًا فقط ، بدءًا من دراسة الجرافين ، والكربون المرتب في شبكة قرص العسل بسمك ذرة واحدة. "
"انها مثيرة حقا. سنستمر في تحقيق اختراقات مثيرة للاهتمام من خلال دراسة أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد.
المرجع مجلة:
- هون هان يون وآخرون. مطياف مصغر مع تقاطع فان دير فالس قابل للضبط. علوم. دوى: 10.1126 / العلوم. add8544
