Sci-fi в кишені: крихітний датчик перетворює смартфон на спектрометр/Brendan O’Connor/NC State University
Група американських дослідників створила крихітний спектрометричний пристрій розміром усього кілька міліметрів, який потенційно можна встановити у смартфон.
Мініатюрний фотодектор пристрою змінює світлочутливість за рахунок зміни напруги. Він точно реєструє довжини хвиль світла у широкому діапазоні, від ультрафіолета до інфрачервоного світла. Це відкриває шлях до створення компактних, портативних спектроскопічних приладів і спектрометрів із високою роздільною здатністю, побудованих на основі крихітних датчиків.
«Спектрометри — найважливіші інструменти, які допомагають нам розуміти хімічні та фізичні властивості різних матеріалів, ґрунтуючись на тому, як світло змінюється при взаємодії з цими матеріалами. Вони використовуються в різних областях — від виробництва до біомедичної діагностики. Однак навіть найменші спектрометри, представлені на ринку, все ще досить громіздкі. Ми створили спектрометр, який працює швидко, при низькій напрузі і чутливий до широкого спектру світла. Наш демонстраційний прототип має розмір лише кілька квадратних міліметрів – він поміститься на вашому телефоні. За бажання його можна зробити розміром з піксель», — пояснює співавтор дослідження, професор кафедри машинобудування та аерокосмічної техніки в Університеті штату Північна Кароліна, Брендан О’Коннор.
Інноваційна конструкція містить крихітний фотодектор, що реагує на різні довжини хвиль після їхньої взаємодії з тим чи іншим матеріалом. Регулюючи напругу, подану на фотодетектор, дослідники можуть контролювати, до яких довжин хвиль він найбільш чутливий.
«Якщо швидко подати на фотодетектор діапазон напруг і виміряти всі довжини хвиль світла, що реєструються при кожній напрузі, буде отримано достатньо даних, щоб проста обчислювальна програма змогла відтворити точну сигнатуру світла, що проходить через цільовий матеріал або відбивається від нього. Діапазон напруги становить менше одного вольта, і весь процес може зайняти менше мілісекунди», — додає Брендан О’Коннор.
Попередні спроби створити мініатюрний фотодектор базувались на використанні складної оптики, високих напруг, і ці детектори не були настільки чутливими до широкого діапазону довжинь хвиль. У ході перевірочних випробувань дослідники виявили, що їхній спектрометр розміром з піксель настільки ж точний, як і звичайний спектрометр, а його чутливість можна порівняти з комерційними фотодетекторами.
Наразі дослідники планують вивести свої спектрометри на ринок для комерційного використання. Як зазначає О’Коннор, розміри та енергоспоживання пристрою дозволяють інтегрувати його у смартфони.
Результати дослідження опубліковані у журналі Device
Джерело: SciTechDaily
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.
