Miniaturizirani računalniški spektrometri so bistveni za aplikacije na čipu in za vsaditev. Visoko občutljiva spektralna meritev z enim samim detektorjem omogoča zmanjšanje odtisa takšnih spektrometrov ob doseganju spektralne ločljivosti, ki se približuje ločljivosti namiznih sistemov.
Znanstveniki, vključno z raziskovalcem materialov iz Oregon State University, so ustvarili boljše orodje za merjenje svetlobe. Ta napredek v optični spektrometriji bi lahko izboljšal vse, od kamer pametnih telefonov do spremljanja okolja. Pravzaprav so znanstveniki izdelali zmogljiv, izjemno majhen spektrometer, ki se prilega mikročipu in se upravlja z Umetna inteligenca.
Za razvoj tega orodja so znanstveniki uporabili sorazmerno nov razred supertankih materialov, znanih kot dvodimenzionalni polprevodniki. Končni rezultat je dokaz koncepta za spektrometer, ki bi lahko bil opremljen z več tehnologijami.
Zaradi popolnega električnega nadzora nad barvami svetlobe, ki jo absorbira, ima orodje ogromen potencial za razširljivost in obsežno uporabo.
Ethan Minot, profesor fizike na OSU College of Science, je dejal, »Pokazali smo način izdelave spektrometrov, ki so veliko bolj miniaturni od tistih, ki se običajno uporabljajo danes. Spektrometri merijo jakost svetlobe pri različnih valovnih dolžinah in so izjemno uporabni v številnih panogah in na vseh področjih znanosti za identifikacijo vzorcev in karakterizacijo materialov.«
»Tradicionalni spektrometri zahtevajo zajetne optične in mehanske komponente, medtem ko bi se nova naprava lahko prilegala koncu človeški lasje. Nova raziskava kaže, da je te komponente mogoče nadomestiti z novimi polprevodniškimi materiali in umetno inteligenco, kar omogoča dramatično zmanjšanje velikosti spektrometrov od trenutno najmanjših, ki so veliki približno kot grozdje.«
Hoon Hahn Yoon, ki je vodil študijo s kolegom z univerze Aalto Zhipei Sun Yoon, je dejal, »Naš spektrometer ne zahteva sestavljanja ločenih optičnih in mehanskih komponent ali nizov za razprševanje in filtriranje svetlobe. Poleg tega lahko doseže visoko ločljivost, primerljivo z namiznimi sistemi, vendar v veliko manjšem paketu.«
Minot je rekel, "Razburljivo je, da naš spektrometer odpira možnosti za vse vrste novih vsakodnevnih pripomočkov in instrumentov, ki prav tako omogočajo novo znanost."
»V medicini na primer spektrometre že preizkušajo glede njihove sposobnosti prepoznavanja subtilnih sprememb v človeškem tkivu, kot je razlika med tumorji in zdravim tkivom. Za spremljanje okolja lahko spektrometri zaznajo, kakšno onesnaženje je v zraku, vodo ali zemljo in koliko je je.”
»Lepo bi bilo imeti nizkocenovne prenosne spektrometre, ki bi to delo opravljali namesto nas. In v izobraževalnem okolju bi bilo praktično poučevanje znanstvenih konceptov učinkovitejše s poceni, kompaktnimi spektrometri.«
»Ko bo delo z dvodimenzionalnimi polprevodniki napredovalo, bomo hitro odkrili nove načine za uporabo njihovih novih optičnih in elektronskih lastnosti. Raziskave 2D polprevodnikov potekajo resno šele ducat let, začenši s študijem grafena, ogljika, razporejenega v mrežo satja z debelino enega atoma.«
»Res je razburljivo. S preučevanjem dvodimenzionalnih polprevodnikov bomo še naprej dosegali zanimive dosežke.
Referenca dnevnika:
- Hoon Hahn Yoon et al. Miniaturizirani spektrometri z nastavljivim van der Waalsovim spojem. Znanost. DOI: 10.1126/science.add8544
