สเปกโตรมิเตอร์เชิงคำนวณขนาดเล็กเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานแบบฝังบนชิปและแบบฝังได้ การวัดสเปกตรัมที่มีความไวสูงโดยใช้เครื่องตรวจจับเดียวช่วยให้รอยเท้าของสเปกโตรมิเตอร์ดังกล่าวลดขนาดลงในขณะที่ได้ความละเอียดสเปกตรัมที่ใกล้เคียงกับระบบตั้งโต๊ะ
นักวิทยาศาสตร์รวมทั้งนักวิจัยวัสดุจาก โอเรกอนสเตทมหาวิทยาลัยได้สร้างเครื่องมือวัดแสงที่ดีกว่า ความก้าวหน้าในการวัดแสงด้วยแสงนี้สามารถปรับปรุงทุกอย่างตั้งแต่กล้องสมาร์ทโฟนไปจนถึงการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม ในความเป็นจริง นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ขนาดเล็กพิเศษที่มีประสิทธิภาพซึ่งพอดีกับไมโครชิปและดำเนินการโดยใช้ ปัญญาประดิษฐ์.
ในการพัฒนาเครื่องมือนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้วัสดุชนิดใหม่ที่ค่อนข้างบางซึ่งเรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์สองมิติ ผลลัพธ์สุดท้ายคือการพิสูจน์แนวคิดสำหรับสเปกโตรมิเตอร์ที่สามารถติดตั้งเทคโนโลยีต่างๆ ได้
เนื่องจากสามารถควบคุมสีของแสงที่ดูดซับด้วยไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์ เครื่องมือจึงมีศักยภาพมหาศาลสำหรับความสามารถในการปรับขนาดและการใช้งานที่กว้างขวาง
Ethan Minot ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่ OSU College of Science กล่าวว่า “เราได้สาธิตวิธีการสร้างสเปกโตรมิเตอร์ที่มีขนาดเล็กกว่าที่มักใช้กันในปัจจุบัน สเปกโตรมิเตอร์ วัดความแรงของแสงในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ และมีประโยชน์อย่างยิ่งในหลายอุตสาหกรรมและทุกสาขาของวิทยาศาสตร์ในการระบุตัวอย่างและการกำหนดลักษณะวัสดุ”
“สเปกโตรมิเตอร์แบบดั้งเดิมต้องการส่วนประกอบทางแสงและกลไกขนาดใหญ่ ในขณะที่อุปกรณ์ใหม่นี้สามารถติดตั้งที่ส่วนปลายของ ผมมนุษย์. งานวิจัยชิ้นใหม่ชี้ให้เห็นว่าส่วนประกอบเหล่านี้สามารถถูกแทนที่ด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และ AI แบบใหม่ ซึ่งช่วยให้สเปกโตรมิเตอร์สามารถลดขนาดลงได้อย่างมากจากขนาดที่เล็กที่สุดในปัจจุบันซึ่งมีขนาดประมาณองุ่น”
Hoon Hahn Yoon ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาร่วมกับ Zhipei Sun Yoon เพื่อนร่วมงานจากมหาวิทยาลัย Aalto กล่าวว่า “สเปกโตรมิเตอร์ของเราไม่จำเป็นต้องประกอบส่วนประกอบทางแสงและทางกลหรือการออกแบบอาร์เรย์เพื่อแยกย้ายกันไปและกรองแสง ยิ่งไปกว่านั้น มันสามารถให้ความละเอียดสูงเทียบเท่ากับระบบตั้งโต๊ะ แต่ในแพ็คเกจที่เล็กกว่ามาก”
ไมนอทกล่าวว่า “เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่สเปกโตรมิเตอร์ของเราเปิดโอกาสให้อุปกรณ์และเครื่องมือใหม่ๆ ในชีวิตประจำวันทุกประเภท ในการทำวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ เช่นกัน”
“ตัวอย่างเช่น ในทางการแพทย์ สเปกโตรมิเตอร์กำลังได้รับการทดสอบความสามารถในการระบุการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดอ่อนในเนื้อเยื่อของมนุษย์ เช่น ความแตกต่างระหว่างเนื้องอกและเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี สำหรับการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม สเปกโตรมิเตอร์สามารถตรวจจับชนิดของ มลพิษอยู่ในอากาศว่าน้ำหรือดินมีเท่าใด”
“คงจะดีถ้ามีเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบพกพาราคาประหยัดที่ช่วยเราได้ และในสภาพแวดล้อมทางการศึกษา การสอนแนวความคิดทางวิทยาศาสตร์แบบลงมือปฏิบัติจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยสเปกโตรมิเตอร์ขนาดกะทัดรัดที่มีราคาไม่แพง”
“ในขณะที่ทำงานกับเซมิคอนดักเตอร์สองมิติก้าวหน้า เราจะค้นพบวิธีใหม่ๆ อย่างรวดเร็วในการใช้คุณสมบัติทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ที่แปลกใหม่ การวิจัยเกี่ยวกับเซมิคอนดักเตอร์แบบ 2 มิติดำเนินไปอย่างจริงจังเป็นเวลาเพียงสิบปี โดยเริ่มจากการศึกษากราฟีน คาร์บอนที่จัดเรียงตัวในโครงรังผึ้งที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียว”
“มันน่าตื่นเต้นจริงๆ เราจะยังคงมีความก้าวหน้าที่น่าสนใจต่อไปโดยการศึกษาสารกึ่งตัวนำสองมิติ
การอ้างอิงวารสาร:
- ฮุน ฮาน ยุน และคณะ สเปกโตรมิเตอร์ขนาดเล็กที่มีทางแยก van der Waals ที่ปรับได้ วิทยาศาสตร์. ดอย: 10.1126/science.add8544
