Nguồn sáng nhiều màu giúp tăng cường quang phổ nén

Một mảng thiết bị điện tử trạng thái rắn tạo ra ánh sáng được điều biến theo thời gian ở các bước sóng có thể điều chỉnh được đã được các nhà nghiên cứu ở Mỹ tiết lộ. Các ứng dụng có thể có của thiết bị bao gồm quang phổ nén, dễ thực hiện bên ngoài phòng thí nghiệm hơn nhiều so với quang phổ thông thường.

Theo truyền thống, các thiết bị như máy quang phổ sử dụng một nguồn sáng băng thông rộng duy nhất để chiếu sáng mẫu trước khi sử dụng cách tử nhiễu xạ hoặc các thiết bị quang học khác để đo ánh sáng phát ra hoặc hấp thụ dưới dạng hàm của bước sóng. Có thể thu nhỏ quy mô này xuống cấp độ vi mô bằng cách sử dụng các kỹ thuật như bộ lọc chấm lượng tử keo, nhưng những kỹ thuật này yêu cầu nguồn sáng băng thông rộng phù hợp. Ngoài ra, đây là những máy dò thụ động, có nghĩa là chúng tạo ra tín hiệu khó tách khỏi ánh sáng xung quanh.

Một cách tiếp cận khác, không cần thiết phải đo độ nhạy quang phổ, là thay đổi bước sóng của ánh sáng chiếu sáng.

Vivian Vương của Đại học California, Berkeley, giải thích nguyên tắc này: “Giả sử bạn có một quả táo hoặc thứ gì đó trông có màu nhất định đối với mắt của bạn: làm thế nào để bạn mô tả đặc điểm đó một cách định lượng? Bạn có thể chiếu một nguồn chứa dải bước sóng rất rộng lên vật thể và sau đó đo bước sóng phát ra ngoài bằng máy quang phổ hoặc bạn có thể chiếu các màu ánh sáng khác nhau lên vật thể và sau đó chỉ cần đo tổng lượng ánh sáng phản xạ trở lại trên một vật thể. máy dò điểm duy nhất cho từng màu đó.

Phát hiện khóa

Một ưu điểm của phương pháp thứ hai là bước sóng và/hoặc cường độ của bức xạ tới có thể được điều chế ở tần số được kiểm soát, do đó tín hiệu trong ánh sáng được phát hiện dễ dàng tách khỏi nhiễu. Wang giải thích: “Khi bạn có thứ gì đó có xung nội tại, bạn có thể phát hiện sự phát xạ ánh sáng bằng cách sử dụng một thứ gọi là phát hiện khóa.

Việc chế tạo nhiều đèn LED trên cùng một con chip có thể khó khăn hoặc thậm chí là không thể, điều này sẽ hạn chế số bước sóng khác nhau có thể được đưa vào. Tuy nhiên, vào năm 2020, Wang và các đồng nghiệp của UC Berkeley do Ali Javey đã thực hiện một khám phá đáng ngạc nhiên.

Wang cho biết: “Chúng tôi đã thử nghiệm với các vật liệu bán dẫn hai chiều và phát hiện ra rằng khi chúng tôi đặt chúng lên trên các tụ điện trên các tấm bán dẫn silicon, chúng sẽ phát ra ánh sáng do kích thích điện. “Chúng tôi nhận thấy rằng chúng tôi cũng có thể thu được phát xạ điều khiển bằng điện từ các vật liệu khác bằng cách sử dụng tụ điện điều khiển bằng xung… Lý do hoạt động này thực sự phức tạp và đã được mô tả trong một số bài báo trước đây của chúng tôi.”

Giờ đây, nhóm đã đưa cải tiến này trở thành một bước quan trọng hướng tới một ứng dụng kỹ thuật thực sự. Họ gắn một mạng lưới gồm các mạng ống nano carbon dẫn điện, mỗi mạng có đầu vào dòng điện riêng, trên một lớp silicon dioxide, lớp này lần lượt được đặt trên một lớp silicon pha tạp. Trên các mạng lưới ống nano cacbon này, họ đã lắng đọng 49 vật liệu điện phát quang khác nhau, từ các chấm lượng tử cadmium selenide đến các vật liệu hoạt tính trong đèn LED hữu cơ. Khi họ kết nối chip với nguồn điện xoay chiều, họ có thể tạo ra ánh sáng nhiều màu với bước sóng có thể điều chỉnh được, bởi vì việc sạc bất kỳ tụ điện riêng lẻ nào sẽ khiến bộ phát phía trên sáng lên.

Thuật toán máy tính nén

Wang cho biết: “Nếu chúng tôi muốn tạo ra các tổ hợp ánh sáng khác nhau, chúng tôi có thể bật các tổ hợp thiết bị khác nhau cùng một lúc. Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng một thuật toán máy tính nén để ước tính phổ phản xạ đầy đủ dựa trên thông tin được cung cấp bởi sự phản xạ của mỗi xung.

Ngoài quang phổ học, các nhà nghiên cứu cho biết thiết bị này còn có các ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực khác như kính hiển vi. Nhóm hiện đang làm việc để làm cho mảng của họ khả thi về mặt thương mại.

Máy quang phổ hình ảnh mỏng hơn

“Chúng tôi đã chứng minh một số khả năng thú vị cho cấu trúc thiết bị này, chẳng hạn như tạo ra các ví dụ mới về phép đo quang phổ, nhưng hiện tại chúng tôi đang cố gắng cải thiện hiệu suất của các thiết bị này – như độ sáng, hiệu quả và độ ổn định,” Wang nói.

Mảng được mô tả trong một bài báo trong Những tiến bộ khoa học.

“Đây là một bài báo rất thú vị và có khả năng là một bài báo rất quan trọng,” nói Tông Phúc Vũ của Đại học Wisconsin-Madison; “Chúng giải quyết một số vấn đề của phương pháp truyền thống [cảm biến quang phổ] khi cần một thiết bị cồng kềnh làm nguồn sáng điều chỉnh. Yu và một đồng nghiệp ban đầu đề xuất ý tưởng về cảm biến nén vào năm 2014: “Nó đã tạo ra sự quan tâm to lớn từ ngành công nghiệp, nhưng chúng tôi không biết làm thế nào để nhận ra nguồn sáng vào thời điểm đó,” anh ấy nói; “Sau đó, chúng tôi đã thực hiện một số công việc với nguồn sáng cố định bằng các bộ lọc, nhưng trước khi tôi đọc bài báo này ngày hôm qua, tôi không biết làm thế nào mọi người có thể nhận ra một nguồn sáng có thể điều chỉnh được với dải quang phổ đa dạng như vậy.”

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoAiStream. Thông minh dữ liệu Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Đúc kết tương lai với Adryenn Ashley. Truy cập Tại đây.
• Mua và bán cổ phần trong các công ty PRE-IPO với PREIPO®. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/multicoloured-light-source-gives-compressive-spectroscopy-a-boost/