طیف‌سنج‌های محاسباتی کوچک برای کاربردهای روی تراشه و قابل کاشت ضروری هستند. اندازه‌گیری طیفی بسیار حساس با استفاده از یک آشکارساز منفرد اجازه می‌دهد تا ردپای چنین طیف‌سنج‌هایی کوچک شود و در عین حال به وضوح طیفی نزدیک به سیستم‌های رومیزی می‌رسد.
دانشمندان، از جمله یک محقق مواد از دانشگاه ایالتی اورگان، ابزار بهتری برای اندازه گیری نور ایجاد کرده اند. این پیشرفت در طیف سنجی نوری می تواند هر چیزی را از دوربین گوشی های هوشمند گرفته تا نظارت بر محیط را بهبود بخشد. در واقع، دانشمندان یک طیف‌سنج قدرتمند و بسیار ریز ابداع کردند که روی یک ریزتراشه قرار می‌گیرد و با استفاده از آن کار می‌کند. هوش مصنوعی.
برای توسعه این ابزار، دانشمندان از کلاس نسبتا جدیدی از مواد فوق نازک به نام نیمه هادی های دو بعدی استفاده کردند. نتیجه نهایی اثبات مفهوم یک طیف سنج است که می تواند به چندین فناوری مجهز شود.
به دلیل کنترل الکتریکی کامل آن بر رنگ های نوری که جذب می کند، این ابزار دارای پتانسیل بسیار زیادی برای مقیاس پذیری و کاربرد گسترده است.
اتان مینوت، استاد فیزیک در کالج علوم OSU، گفت: ما راهی برای ساختن طیف سنج‌هایی را نشان داده‌ایم که بسیار کوچک‌تر از آنچه که امروزه استفاده می‌شود. طیف سنج اندازه گیری قدرت نور در طول موج های مختلف و در بسیاری از صنایع و همه زمینه های علمی برای شناسایی نمونه ها و مشخص کردن مواد بسیار مفید است.
طیف‌سنج‌های سنتی به اجزای نوری و مکانیکی حجیم نیاز دارند، در حالی که دستگاه جدید می‌تواند در انتهای یک دستگاه قرار گیرد. موی انسان. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این اجزا را می‌توان با مواد نیمه‌رسانای جدید و هوش مصنوعی جایگزین کرد، که به طیف‌سنج‌ها اجازه می‌دهد تا اندازه‌ی چشمگیری از کوچک‌ترین طیف‌سنج‌های فعلی، که تقریباً به اندازه یک انگور هستند، کاهش یابد.
هون هان یون، که با همکار دانشگاه آلتو، ژیپی سون یون، این مطالعه را رهبری کرد، گفت: طیف‌سنج ما نیازی به مونتاژ اجزای نوری و مکانیکی جداگانه یا طرح‌های آرایه‌ای برای پخش و فیلتر کردن نور ندارد. علاوه بر این، می‌تواند به وضوح بالا قابل مقایسه با سیستم‌های رومیزی اما در بسته‌بندی بسیار کوچک‌تر دست یابد.
مینوت گفت هیجان‌انگیز است که طیف‌سنج ما فرصت‌هایی را برای انواع ابزارها و ابزارهای جدید روزمره برای انجام علوم جدید باز می‌کند.»
برای مثال، در پزشکی، طیف‌سنج‌ها در حال حاضر برای شناسایی تغییرات ظریف در بافت انسانی، مانند تفاوت بین تومورها و بافت سالم، آزمایش می‌شوند. برای پایش محیطی، طیف سنج ها می توانند نوع آن را تشخیص دهند آلودگی در هوا است، آب یا زمین و چه مقدار است.»
خوب است که طیف‌سنج‌های کم‌هزینه و قابل حمل این کار را برای ما انجام دهند. و در محیط آموزشی، آموزش عملی مفاهیم علوم با طیف‌سنج‌های ارزان قیمت و فشرده مؤثرتر خواهد بود.»
با پیشرفت کار با نیمه هادی های دو بعدی، ما به سرعت راه های جدیدی را برای استفاده از ویژگی های نوری و الکترونیکی جدید آنها کشف خواهیم کرد. تحقیقات در مورد نیمه هادی های دوبعدی تنها برای ده سال به طور جدی انجام شده است و با مطالعه گرافن، کربنی که در شبکه لانه زنبوری با ضخامت یک اتم چیده شده است، شروع شده است.
"این واقعا هیجان انگیز است. ما با مطالعه نیمه هادی های دو بعدی به پیشرفت های جالبی ادامه خواهیم داد.
مرجع مجله:
- هون هان یون و همکاران طیف‌سنج‌های کوچک با اتصال واندروالس قابل تنظیم. علمبه DOI: 10.1126/science.add8544
