国際的な研究者チームは、人間の毛髪の直径よりも小さい中赤外分光計を開発しました。
温室効果ガスの検出から自動運転車の安全性の向上に至るまで、さまざまな用途に応用できる可能性があるため、近年、コンパクトなオンチップ分光計の開発に大きな関心が集まっています。 光のスペクトル情報を測定する従来の分光計は大きく、高価でした。 オンチップ分光計は、アプリケーションとアクセシビリティを大幅に拡張します。 テクノロジー.
この目標に向けて、米国、イスラエル、日本の研究者チームは、超小型中赤外分光計を開発しました。
このデバイスには、単一の調整可能な光検出器に基づいて、2 ～ 9 マイクロメートルの波長範囲で動作する分光計の焦点となっている材料である黒リン (BP) が組み込まれています。 この材料の厚さは約 XNUMX ナノメートルであり、ユーザーは光と物質の相互作用を調整して、さまざまなスペクトル コンポーネントをキャプチャすることができます。これは、デバイスの成功の鍵です。 さらに、この分光計では高度なアルゴリズムが同様に重要な役割を果たしており、分光法の本質的な複雑さをハードウェアからソフトウェアに部分的にシフトしています。
9×16 平方マイクロメートルのサイズで、人間の毛髪の断面よりもはるかに小さいため、分光計の寸法は、測定する光の波長に匹敵します。 たとえデバイスを小型化できたとしても、通常の状態では光は回折のために波長よりもはるかに小さいスポットに焦点を合わせることができないため、それほど改善は見られません。
「これほど高性能な分光器を究極のコンパクトさで実現できることは非常にエキサイティングです。 チームは、この研究で示されているように、ハードウェアとソフトウェアの進歩を同時に活用するという原則が、医学、農業、食品品質管理における商業的応用につながることを期待しています。
従来の分光計では、光はスペクトルを構成する色によって分割されます。
また、従来の分光計とは異なり、システムは干渉計や波長可変赤外線レーザーなどの高度な光学部品に依存していません。 これにより、分光計の極端な小型化の可能性が開かれ、チップ、手頃な価格の中赤外分光法とスペクトル イメージング。 研究者たちは、自動車、ドローン、衛星には、多くの場合、グレースケールの熱画像を撮影して歩行者、車両、その他の危険を検出する赤外線カメラが装備されていることに注意してください。 この新しい分光計は、中程度の分解能ではありますが、スペクトル情報を継続的に測定できるため、このような潜在的な脅威に対して潜在的に高い検出能力を備えています。 さらに、リモート センシングにも役立ちます。