Sumber cahaya warna-warni memberikan dorongan spektroskopi tekan

Susunan perangkat elektronik solid state yang menghasilkan cahaya termodulasi waktu pada panjang gelombang yang dapat diatur telah diluncurkan oleh para peneliti di AS. Kemungkinan penggunaan perangkat termasuk spektroskopi tekan, yang jauh lebih mudah dilakukan di luar laboratorium daripada spektroskopi konvensional.

Secara tradisional, perangkat seperti spektrometer optik menggunakan satu sumber cahaya broadband untuk menerangi sampel sebelum menggunakan kisi difraksi atau perangkat optik lainnya untuk mengukur cahaya yang dipancarkan atau diserap sebagai fungsi dari panjang gelombangnya. Menskalakan ini ke skala mikro dimungkinkan menggunakan teknik seperti filter titik kuantum koloid, tetapi ini membutuhkan sumber cahaya broadband yang sesuai. Juga, ini adalah detektor pasif, yang berarti mereka menghasilkan sinyal yang sulit dipisahkan dari cahaya sekitar.

Pendekatan alternatif, yang meniadakan kebutuhan akan pengukuran sensitif spektral, adalah memvariasikan panjang gelombang cahaya yang menyinari.

Vivian Wang dari University of California, Berkeley, menjelaskan prinsipnya: “Misalkan Anda memiliki sebuah apel atau sesuatu yang memiliki warna tertentu di mata Anda: bagaimana Anda mencirikannya secara kuantitatif? Anda dapat menyinari sumber yang mengandung rentang panjang gelombang yang sangat luas ke objek dan kemudian mengukur panjang gelombang yang keluar menggunakan spektrometer, atau Anda dapat menyinari berbagai warna cahaya ke objek dan kemudian mengukur total cahaya yang dipantulkan kembali ke objek. detektor titik tunggal untuk masing-masing warna tersebut.”

Deteksi penguncian

Salah satu keuntungan dari pendekatan terakhir adalah bahwa panjang gelombang dan/atau intensitas radiasi insiden dapat dimodulasi pada frekuensi yang dikontrol, sehingga sinyal dalam cahaya yang terdeteksi mudah dipisahkan dari derau. “Bila Anda memiliki sesuatu yang secara intrinsik berdenyut, Anda dapat mendeteksi pancaran cahaya menggunakan sesuatu yang disebut deteksi penguncian,” jelas Wang.

Membuat banyak LED pada chip yang sama bisa jadi sulit atau bahkan tidak mungkin, yang akan membatasi jumlah panjang gelombang berbeda yang dapat dimasukkan. Namun, pada tahun 2020, rekan Wang dan UC Berkeley dipimpin oleh Ali Javey telah membuat penemuan yang mengejutkan.

“Kami telah bermain-main dengan bahan semikonduktor dua dimensi dan kami menemukan bahwa, saat kami meletakkannya di atas kapasitor pada wafer silikon, bahan tersebut memancarkan cahaya melalui eksitasi listrik,” kata Wang. “Kami menemukan bahwa kami juga bisa mendapatkan emisi yang digerakkan secara elektrik dari bahan lain menggunakan kapasitor yang digerakkan oleh pulsa…Alasan mengapa ini bekerja sangat rumit dan dijelaskan dalam beberapa makalah kami sebelumnya.”

Sekarang, tim telah mengambil inovasi ini sebagai langkah penting menuju aplikasi teknik nyata. Mereka memasang kisi-kisi jaringan nanotube karbon konduktif, masing-masing dengan input arusnya sendiri, di atas lapisan silikon dioksida, yang pada gilirannya diletakkan di atas lapisan silikon yang diolah. Ke dalam jaringan karbon nanotube ini mereka menyimpan 49 bahan electroluminescent yang berbeda, mulai dari titik kuantum kadmium selenide hingga bahan aktif dalam LED organik. Ketika mereka menghubungkan chip ke catu daya arus bolak-balik, mereka dapat menghasilkan cahaya warna-warni dengan panjang gelombang yang dapat diatur, karena pengisian kapasitor individu mana pun akan menyebabkan emitor di atas menyala.

Algoritma komputer kompresif

“Jika kami ingin membuat kombinasi cahaya yang berbeda, kami dapat mengaktifkan kombinasi perangkat yang berbeda secara bersamaan,” kata Wang. Para peneliti kemudian menggunakan algoritma komputer kompresif untuk memperkirakan spektrum pantulan penuh berdasarkan informasi yang diberikan oleh pantulan setiap pulsa.

Selain spektroskopi, para peneliti mengatakan perangkat tersebut memiliki aplikasi potensial di bidang lain seperti mikroskop. Tim sekarang bekerja untuk membuat array mereka layak secara komersial.

Spektrometer pencitraan berkurang

“Kami telah mendemonstrasikan beberapa kemungkinan menarik untuk struktur perangkat ini, seperti membuat contoh baru pengukuran spektral, tetapi saat ini kami sedang mencoba meningkatkan kinerja perangkat ini – seperti kecerahan, efisiensi, dan stabilitas,” kata Wang.

Array dijelaskan dalam makalah di Kemajuan ilmu pengetahuan.

“Ini adalah makalah yang sangat menarik dan berpotensi menjadi makalah yang sangat penting,” kata zongfuyu dari Universitas Wisconsin-Madison; “Mereka memecahkan beberapa masalah metode tradisional [penginderaan spektral] di mana instrumen besar diperlukan sebagai sumber cahaya yang dapat disetel. Yu dan seorang rekannya awalnya mengusulkan ide untuk penginderaan tekan pada tahun 2014: “Ini menghasilkan minat yang luar biasa dari industri, tetapi kami tidak tahu bagaimana kami akan mewujudkan sumber cahaya pada saat itu,” katanya; “Kemudian kami melakukan beberapa pekerjaan dengan sumber cahaya tetap menggunakan filter, tetapi sebelum saya membaca makalah ini kemarin, saya tidak tahu bagaimana orang dapat mewujudkan sumber cahaya yang dapat disetel dengan rentang spektral yang begitu beragam.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/multicoloured-light-source-gives-compressive-spectroscopy-a-boost/