A sokszínű fényforrás lendületet ad a kompressziós spektroszkópiának

Egy szilárdtestalapú elektronikus eszköztömböt mutattak be, amely hangolható hullámhosszon állít elő időmodulált fényt az Egyesült Államokban. Az eszköz lehetséges felhasználási területei közé tartozik a kompressziós spektroszkópia, amelyet a hagyományos spektroszkópiánál sokkal könnyebb laboratóriumon kívül elvégezni.

Hagyományosan az olyan eszközök, mint az optikai spektrométerek, egyetlen szélessávú fényforrást használnak a minta megvilágítására, mielőtt diffrakciós rácsokat vagy más optikai eszközöket használnának a kibocsátott vagy elnyelt fény hullámhosszának függvényében történő mérésére. Ezt a mikroskálára kicsinyíteni lehet olyan technikákkal, mint például a kolloid kvantumpontszűrők, de ezekhez megfelelő szélessávú fényforrásra van szükség. Ezenkívül ezek passzív detektorok, ami azt jelenti, hogy olyan jelet állítanak elő, amelyet nehéz elválasztani a környezeti fénytől.

Egy alternatív megközelítés, amely szükségtelenné teszi a spektrálisan érzékeny mérést, a megvilágító fény hullámhosszának változtatása.

Vivian Wang A Kaliforniai Egyetem (Berkeley) munkatársa elmagyarázza az elvet: „Tegyük fel, hogy van egy almája vagy valami, ami bizonyos színűnek tűnik a szemében: hogyan jellemezheti ezt mennyiségileg? Rávilágíthat egy nagyon széles hullámhossz-tartományt tartalmazó forrást az objektumra, majd megmérheti a visszatérő hullámhosszokat egy spektrométerrel, vagy rávilágíthat különböző színű fényt a tárgyra, majd megmérheti a teljes, visszaverődő fényt a tárgyra. egypontos detektor minden egyes színhez.”

Bezárás észlelése

Ez utóbbi megközelítés egyik előnye, hogy a beeső sugárzás hullámhossza és/vagy intenzitása szabályozott frekvencián modulálható, így az észlelt fényben lévő jel könnyen elkülöníthető a zajtól. „Ha van valami, ami eleve impulzusos, a fénykibocsátást az úgynevezett „lock-in” észlelés segítségével érzékelheti” – magyarázza Wang.

Több LED gyártása ugyanazon a chipen nehéz vagy akár lehetetlen is lehet, ami korlátozná a beépíthető különböző hullámhosszok számát. 2020-ban azonban Wang és UC Berkeley kollégái által vezetett Ali Javey meglepő felfedezést tett.

„Kétdimenziós félvezető anyagokkal játszadoztunk, és azt találtuk, hogy amikor szilícium lapkákon lévő kondenzátorok tetejére helyeztük őket, az elektromos gerjesztéssel fényt bocsátanak ki” – mondja Wang. „Úgy találtuk, hogy impulzusvezérelt kondenzátorok segítségével más anyagokból is kaphatunk elektromosan meghajtott emissziót… A működési ok nagyon bonyolult, és néhány korábbi cikkünkben leírtuk.”

A csapat most egy fontos lépést tett ezzel az innovációval a valódi mérnöki alkalmazás felé. Egy szilícium-dioxid réteg tetejére szerelték fel a vezetőképes szén nanocső hálózatokból álló rácsot, amelyek mindegyike saját árambemenettel rendelkezik, amelyet viszont egy adalékolt szilícium rétegre fektettek. Ezekre a szén nanocső hálózatokra 49 különböző elektrolumineszcens anyagot raktak le, a kadmium-szelenid kvantumpontoktól a szerves LED-ekben lévő aktív anyagokig. Amikor a chipet váltakozó áramú tápegységhez csatlakoztatták, többszínű fényt tudtak előállítani hangolható hullámhosszúsággal, mivel bármely egyedi kondenzátor feltöltése a tetején lévő emitter világít.

Tömörítő számítógépes algoritmus

"Ha különböző fénykombinációkat akarunk létrehozni, egyszerre különböző kombinációkat kapcsolhatunk be" - mondja Wang. A kutatók ezután kompressziós számítógépes algoritmus segítségével megbecsülik a teljes reflexiós spektrumot az egyes impulzusok visszaverődéseiből származó információk alapján.

A kutatók szerint a spektroszkópia mellett az eszköznek más területeken, például a mikroszkópiában is van potenciális alkalmazása. A csapat most azon dolgozik, hogy tömbjüket kereskedelmileg életképessé tegyék.

A képalkotó spektrométer karcsúsodik

„Megmutattunk néhány érdekes lehetőséget ehhez az eszközszerkezethez, például új példákat hoztunk létre a spektrummérésre, de jelenleg azon vagyunk, hogy javítsuk ezeknek az eszközöknek a teljesítményét – például a fényerőt, a hatékonyságot és a stabilitást” – mondja Wang.

A tömb leírása egy cikkben található Tudomány előlegek.

„Ez egy nagyon érdekes dokumentum, és potenciálisan nagyon fontos” – mondja Zongfu Yu a Wisconsin-Madison Egyetemen; „Megoldanak néhány problémát a hagyományos [spektrális érzékelési] módszerrel, ahol hangolható fényforrásként terjedelmes műszerre van szükség. Yu és egy kollégája kezdetben 2014-ben javasolta a kompressziós érzékelés ötletét: „Ez óriási érdeklődést váltott ki az iparban, de akkor még fogalmunk sem volt, hogyan valósítjuk meg a fényforrást” – mondja. „Később dolgoztunk egy fix fényforrással, szűrőket használva, de mielőtt tegnap elolvastam ezt a cikket, fogalmam sem volt, hogyan tudnak az emberek ilyen változatos spektrumtartományú hangolható fényforrást megvalósítani.”

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
• Részvények vásárlása és eladása PRE-IPO társaságokban a PREIPO® segítségével. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/multicoloured-light-source-gives-compressive-spectroscopy-a-boost/