A miniatürizált számítási spektrométerek elengedhetetlenek a chipen és a beültethető alkalmazásokhoz. Az egyetlen detektort használó, rendkívül érzékeny spektrummérés lehetővé teszi az ilyen spektrométerek lábnyomának kicsinyítését, miközben olyan spektrális felbontást ér el, amely megközelíti az asztali rendszerekét.
Tudósok, köztük egy anyagkutató Oregon State University, jobb eszközt hoztak létre a fény mérésére. Az optikai spektrometria fejlődése az okostelefonok kameráitól a környezeti megfigyelésig bármit javíthat. Valójában a tudósok egy nagy teljesítményű, ultra-pici spektrométert találtak ki, amely egy mikrochipre illeszkedik, és a működése mesterséges intelligencia.
Ennek az eszköznek a kifejlesztéséhez a tudósok a szupervékony anyagok egy viszonylag új osztályát használták, úgynevezett kétdimenziós félvezetőket. A végeredmény egy olyan spektrométer koncepciójának bizonyítéka, amely többféle technológiával is felszerelhető.
Az elnyelt fény színei feletti teljes elektromos vezérlésének köszönhetően a szerszámban óriási a skálázhatóság és a kiterjedt alkalmazás lehetősége.
Ethan Minot, az OSU Tudományos Főiskola fizikaprofesszora elmondta: „Bemutattunk egy olyan spektrométert, amely sokkal miniatűrebb, mint amit ma általában használnak. spektrométerek méri a fény erősségét különböző hullámhosszokon, és rendkívül hasznosak számos iparágban és a tudomány minden területén a minták azonosítására és az anyagok jellemzésére.”
„A hagyományos spektrométerekhez terjedelmes optikai és mechanikai alkatrészekre van szükség, míg az új készülék elférne egy emberi haj. Az új kutatás azt sugallja, hogy ezeket az alkatrészeket új félvezető anyagokkal és mesterséges intelligenciával lehet helyettesíteni, ami lehetővé teszi a spektrométerek méretének drámai méretét a jelenlegi legkisebbekhez képest, amelyek körülbelül egy szőlőszem méretűek.
Hoon Hahn Yoon, aki az Aalto Egyetem munkatársával, Zhipei Sun Yoonnal vezette a tanulmányt, elmondta: „Spektrométerünkhöz nincs szükség külön optikai és mechanikai alkatrészek összeszerelésére vagy tömbök kialakítására a fény eloszlatásához és szűréséhez. Ráadásul az asztali rendszerekhez hasonló nagy felbontást érhet el, de sokkal kisebb csomagban.”
Minot azt mondta, „Izgalmas, hogy spektrométerünk mindenféle új, mindennapi kütyü és műszer előtt új tudományt is lehetővé tesz.”
„Az orvostudományban például már tesztelik a spektrométereket, hogy képesek-e azonosítani az emberi szövetekben tapasztalható finom változásokat, például a daganatok és az egészséges szövetek közötti különbséget. A környezeti monitorozáshoz a spektrométerek képesek kimutatni, hogy milyen szennyezés van a levegőben, víz vagy föld, és mennyi van benne."
„Jó lenne, ha olcsó, hordozható spektrométerek végeznék ezt a munkát helyettünk. Az oktatási környezetben pedig a természettudományos fogalmak gyakorlati oktatása hatékonyabb lenne olcsó, kompakt spektrométerekkel.”
„A kétdimenziós félvezetőkkel végzett munka előrehaladtával gyorsan felfedezzük az újszerű optikai és elektronikus tulajdonságaik felhasználásának új módjait. A 2D-s félvezetők kutatása csak egy tucat éve folyik komolyan, kezdve a grafén, az egy atom vastagságú méhsejthálós rácsban elrendezett szén kutatásával.”
„Ez igazán izgalmas. A kétdimenziós félvezetők tanulmányozásával továbbra is érdekes áttöréseket érünk el.
Journal Reference:
- Hoon Hahn Yoon et al. Miniatürizált spektrométerek hangolható van der Waals csomóponttal. Tudomány. DOI: 10.1126/science.add8544
