Мініатюрні обчислювальні спектрометри є важливими для додатків на чіпі та імплантації. Високочутливе спектральне вимірювання за допомогою одного детектора дозволяє зменшити площу таких спектрометрів, досягнувши спектральної роздільної здатності, яка наближається до настільних систем.
Науковці, в тому числі матеріалознавець с Університет штату Орегон, створили кращий інструмент для вимірювання освітленості. Цей прогрес в оптичній спектрометрії може покращити будь-що, від камер смартфонів до моніторингу навколишнього середовища. Насправді вчені розробили потужний ультрамаленький спектрометр, який поміщається на мікрочіп і працює за допомогою штучний інтелект.
Для розробки цього інструменту вчені використали порівняно новий клас надтонких матеріалів, відомих як двовимірні напівпровідники. Кінцевий результат є доказом концепції спектрометра, який може бути оснащений кількома технологіями.
Завдяки повному електричному контролю над кольорами світла, яке він поглинає, інструмент має величезний потенціал для масштабування та широкого застосування.
Ітан Майнот, професор фізики Наукового коледжу OSU, сказав: «Ми продемонстрували спосіб створення спектрометрів, які набагато мініатюрніші, ніж ті, які зазвичай використовуються сьогодні. Спектрометри вимірюють силу світла на різних довжинах хвиль і надзвичайно корисні в багатьох галузях промисловості та в усіх галузях науки для ідентифікації зразків і характеристики матеріалів».
«Традиційні спектрометри вимагають громіздких оптичних і механічних компонентів, тоді як новий пристрій міг би поміститися на кінці людські волосся. Нове дослідження показує, що ці компоненти можна замінити новими напівпровідниковими матеріалами та штучним інтелектом, що дозволить значно зменшити розміри спектрометрів порівняно з нинішніми найменшими, розміром приблизно з виноградину».
Хун Хан Юн, який очолював дослідження разом із колегою з Університету Аалто Чжіпей Сун Юн, сказав: «Наш спектрометр не потребує збирання окремих оптичних і механічних компонентів або матричних конструкцій для розсіювання та фільтрації світла. Крім того, він може досягти високої роздільної здатності, порівнянної з настільними системами, але в набагато меншому розмірі».
Майнот сказав, «Дуже захоплююче, що наш спектрометр також відкриває можливості для різноманітних нових повсякденних гаджетів і інструментів, щоб також займатися новою наукою».
«У медицині, наприклад, спектрометри вже тестуються на їхню здатність ідентифікувати тонкі зміни в тканинах людини, такі як різниця між пухлинами та здоровими тканинами. Для моніторингу навколишнього середовища спектрометри можуть виявити, який вид забруднення є в повітрі, вода чи земля, і скільки її є».
«Було б добре мати недорогі портативні спектрометри, які виконували б цю роботу за нас. А в освітньому середовищі практичне викладання наукових понять було б ефективнішим із недорогими компактними спектрометрами».
«По мірі розвитку роботи з двовимірними напівпровідниками ми швидко відкриватимемо нові способи використання їхніх нових оптичних та електронних властивостей. Дослідження двовимірних напівпровідників були серйозними лише десяток років, починаючи з вивчення графену, вуглецю, розташованого в стільниковій решітці товщиною в один атом».
«Це справді захоплююче. Ми продовжимо робити цікаві відкриття, вивчаючи двовимірні напівпровідники.
Довідка з журналу:
- Хун Хан Юн та ін. Мініатюрні спектрометри з регульованим переходом Ван-дер-Ваальса. наука. DOI: 10.1126/science.add8544
