Sebuah tim peneliti internasional telah mengembangkan spektrometer mid-inframerah yang lebih kecil dari diameter rambut manusia.
Dengan potensi penerapan yang berkisar dari mendeteksi gas rumah kaca hingga membuat kendaraan self-driving lebih aman, terdapat banyak minat dalam beberapa tahun terakhir untuk mengembangkan spektrometer kompak dan on-chip. Spektrometer tradisional, yang mengukur informasi spektral cahaya, berukuran besar dan mahal. Spektrometer on-chip akan sangat memperluas aplikasi dan aksesibilitas teknologi.
Untuk mencapai tujuan ini, tim peneliti di AS, Israel, dan Jepang telah mengembangkan spektrometer inframerah tengah ultrakompak.
Perangkat ini menggabungkan fosfor hitam (BP), bahan yang telah lama menjadi fokus untuk spektrometer yang beroperasi pada rentang panjang gelombang 2 hingga 9 mikrometer, berdasarkan fotodetektor tunggal yang dapat disetel. Bahan, yang tebalnya sekitar sepuluh nanometer, memungkinkan pengguna untuk menyesuaikan interaksi materi cahaya untuk menangkap komponen spektral yang berbeda—kunci keberhasilan perangkat. Selain itu, algoritma canggih memainkan peran yang sama pentingnya dalam spektrometer ini, sebagian menggeser kompleksitas bawaan dalam spektroskopi dari perangkat keras ke perangkat lunak.
Dengan ukuran 9x16 mikrometer persegi—jauh lebih kecil dari penampang rambut manusia—dimensi spektrometer sebanding dengan panjang gelombang cahaya yang diukurnya. Bahkan jika memungkinkan untuk membuat perangkat lebih kecil, itu tidak akan menunjukkan banyak peningkatan, karena cahaya dalam kondisi biasa tidak dapat difokuskan ke tempat yang jauh lebih kecil dari panjang gelombangnya, karena difraksi.
“Sangat menarik untuk mewujudkan spektrometer berperforma tinggi dengan kekompakan tertinggi. Tim berharap bahwa prinsip memanfaatkan kemajuan dalam perangkat keras dan perangkat lunak secara bersamaan seperti yang ditunjukkan dalam karya ini akan mengarah pada aplikasi komersial di bidang kedokteran, pertanian, dan kontrol kualitas makanan.
Dengan spektrometer konvensional, cahaya dipisahkan oleh warna-warna yang menyusun spektrum.
Dan tidak seperti spektrometer konvensional, sistem tidak bergantung pada komponen optik canggih seperti interferometer atau laser inframerah yang dapat disetel. Itu membuka kemungkinan untuk miniaturisasi spektrometer yang ekstrim dan dapat memungkinkan on-keping, spektroskopi inframerah-tengah yang terjangkau dan pencitraan spektral. Para peneliti mencatat bahwa mobil, drone, dan satelit sering dilengkapi dengan kamera inframerah yang mengambil gambar termal skala abu-abu untuk mendeteksi pejalan kaki, kendaraan, dan bahaya lainnya. Spektrometer baru ini memiliki kemampuan deteksi yang berpotensi lebih tinggi untuk potensi ancaman tersebut karena informasi spektral dapat terus diukur, meskipun dengan resolusi sedang. Selain itu, juga dapat berguna dalam penginderaan jauh.