Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un espectrómetro de infrarrojo medio más pequeño que el diámetro de un cabello humano.
Con aplicaciones potenciales que van desde la detección de gases de efecto invernadero hasta hacer que los vehículos autónomos sean más seguros, en los últimos años ha habido un gran interés en desarrollar espectrómetros compactos en chips. Los espectrómetros tradicionales, que miden la información espectral de la luz, son voluminosos y caros. Un espectrómetro en chip ampliaría enormemente las aplicaciones y la accesibilidad del la tecnología.
Con este objetivo, un equipo de investigadores de EE. UU., Israel y Japón ha desarrollado un espectrómetro de infrarrojo medio ultracompacto.
El dispositivo incorpora fósforo negro (BP), un material que ha sido durante mucho tiempo el foco de un espectrómetro que funciona en un rango de longitud de onda de 2 a 9 micrómetros, basado en un solo fotodetector sintonizable. El material, que tiene unos diez nanómetros de espesor, permite a los usuarios ajustar la interacción luz-materia para capturar los diferentes componentes espectrales, una clave para el éxito del dispositivo. Además, un algoritmo avanzado juega un papel igualmente importante en este espectrómetro, desplazando en parte la complejidad innata de la espectroscopia del hardware al software.
Con un tamaño de 9 × 16 micrómetros cuadrados, mucho más pequeño que la sección transversal de un cabello humano, las dimensiones del espectrómetro son comparables a la longitud de onda de la luz que mide. Incluso si fuera posible hacer el dispositivo más pequeño, no mostraría mucha mejora, ya que la luz en condiciones habituales no puede enfocarse en un punto mucho más pequeño que su longitud de onda, debido a la difracción.
“Es muy emocionante realizar un espectrómetro de tan alto rendimiento con la máxima compacidad. El equipo espera que el principio de aprovechar los avances en hardware y software simultáneamente, como se muestra en este trabajo, conduzca a aplicaciones comerciales en la medicina, la agricultura y el control de la calidad de los alimentos.
Con los espectrómetros convencionales, la luz se divide por los colores que componen el espectro.
Y a diferencia de los espectrómetros convencionales, el sistema no se basa en componentes ópticos tan avanzados como interferómetros o láseres infrarrojos sintonizables. Eso abre la posibilidad de una miniaturización extrema de los espectrómetros y podría permitirchip, espectroscopia de infrarrojo medio asequible e imágenes espectrales. Los investigadores señalan que los automóviles, drones y satélites a menudo están equipados con cámaras infrarrojas que toman imágenes térmicas en escala de grises para detectar peatones, vehículos y otros peligros. Este nuevo espectrómetro tiene una capacidad de detección potencialmente mayor para tales amenazas potenciales, ya que la información espectral se puede medir continuamente, aunque con una resolución moderada. Además, también puede ser útil en la teledetección.