Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát triển một quang phổ kế hồng ngoại trung bình nhỏ hơn đường kính của sợi tóc người.
Với các ứng dụng tiềm năng từ phát hiện khí nhà kính đến làm cho phương tiện tự lái trở nên an toàn hơn, trong những năm gần đây đã có rất nhiều sự quan tâm đến việc phát triển máy quang phổ nhỏ gọn trên chip. Máy quang phổ truyền thống dùng để đo thông tin quang phổ của ánh sáng rất cồng kềnh và đắt tiền. Máy quang phổ trên chip sẽ mở rộng đáng kể các ứng dụng và khả năng tiếp cận của công nghệ.
Để đạt được mục tiêu này, một nhóm các nhà nghiên cứu ở Mỹ, Israel và Nhật Bản đã phát triển một máy quang phổ hồng ngoại siêu nhỏ gọn.
Thiết bị này kết hợp phốt pho đen (BP), một vật liệu từ lâu đã trở thành tiêu điểm cho một máy quang phổ hoạt động ở dải bước sóng 2- 9 micromet, dựa trên một bộ tách sóng quang có thể điều chỉnh duy nhất. Vật liệu dày khoảng XNUMX nanomet, cho phép người dùng điều chỉnh tương tác vật chất ánh sáng để nắm bắt các thành phần quang phổ khác nhau — một chìa khóa thành công của thiết bị. Hơn nữa, một thuật toán tiên tiến đóng một vai trò quan trọng không kém trong máy quang phổ này, một phần chuyển độ phức tạp bẩm sinh trong quang phổ từ phần cứng sang phần mềm.
Với kích thước 9 × 16 micromet vuông - nhỏ hơn nhiều so với mặt cắt ngang của sợi tóc người - kích thước của máy quang phổ có thể so sánh với bước sóng ánh sáng mà nó đo được. Ngay cả khi có thể làm cho thiết bị nhỏ hơn, nó sẽ không cho thấy nhiều cải thiện, vì ánh sáng trong điều kiện thông thường không thể tập trung vào một điểm nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của nó, do nhiễu xạ.
“Thật là thú vị khi nhận ra một máy quang phổ hiệu suất cao với độ nhỏ gọn tối ưu như vậy. Nhóm nghiên cứu kỳ vọng rằng nguyên tắc tận dụng đồng thời những tiến bộ trong phần cứng và phần mềm như trong nghiên cứu này sẽ dẫn đến các ứng dụng thương mại trong y học, nông nghiệp và kiểm soát chất lượng thực phẩm.
Với các máy quang phổ thông thường, ánh sáng bị tách ra bởi các màu tạo nên quang phổ.
Và không giống như các máy đo phổ thông thường, hệ thống này không dựa vào các thành phần quang học tiên tiến như giao thoa kế hoặc tia laser hồng ngoại có thể điều chỉnh được. Điều đó mở ra khả năng thu nhỏ cực đại các máy quang phổ và có thể bật-Chip, quang phổ hồng ngoại trung bình và hình ảnh quang phổ. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng ô tô, máy bay không người lái và vệ tinh thường được trang bị camera hồng ngoại chụp ảnh nhiệt thang độ xám để phát hiện người đi bộ, xe cộ và các mối nguy hiểm khác. Máy quang phổ mới này có khả năng phát hiện tiềm năng cao hơn đối với các mối đe dọa tiềm ẩn như vậy vì thông tin quang phổ có thể được đo liên tục, mặc dù với độ phân giải vừa phải. Ngoài ra, nó cũng có thể hữu ích trong viễn thám.