Группа ученых из США разработала уникальный миниатюрный спектрометр, размер которого составляет всего несколько квадратных миллиметров. Благодаря компактности, устройство можно интегрировать в современные смартфоны, что позволяет владельцу проводить спектроскопические измерения без дополнительного оборудования.
Об этом сообщает ProIT
Инновационный фотодетектор с широким диапазоном чувствительности
Ключевой особенностью устройства является фотодетектор, чувствительность которого можно настраивать путем изменения напряжения. Эта технология позволяет точно фиксировать длины волн света в широком диапазоне – от ультрафиолетового до инфракрасного. Такая гибкость открывает новые возможности для создания портативных и высокоточных спектроскопических устройств, которые можно будет использовать непосредственно в смартфонах.
«Спектрометры — важнейшие инструменты, которые помогают нам понимать химические и физические свойства различных материалов, основываясь на том, как свет изменяется при взаимодействии с этими материалами. Они используются в различных областях — от производства до биомедицинской диагностики. Однако даже самые маленькие спектрометры, представленные на рынке, все еще довольно громоздки. Мы создали спектрометр, который работает быстро, при низком напряжении и чувствителен к широкому спектру света. Наш демонстрационный прототип имеет размер всего несколько квадратных миллиметров – он поместится на вашем телефоне. При желании его можно сделать размером с пиксель», — объясняет соавтор исследования, профессор кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина, Брендан О’Коннор.
Коммерческий потенциал и перспективы развития
Благодаря продуманной конструкции, фотодетектор способен реагировать на различные длины волн света после контакта с материалом. Исследователи могут управлять чувствительностью детектора, изменяя поданное напряжение, что позволяет точно считывать сигнатуру света, проходящего через объект или отражающегося от него. При этом диапазон напряжения составляет менее одного вольта, а сам процесс длится менее миллисекунды.
Предыдущие попытки создать аналогичные миниатюрные фотодетекторы основывались на сложной оптике и высоких напряжениях, но не обеспечивали такой чувствительности к широкому спектру длин волн. Новая разработка отличается точностью, которая не уступает классическим спектрометрам, а ее чувствительность сопоставима с коммерческими фотодетекторами.
В настоящее время команда разработчиков планирует начать коммерциализацию своей технологии. Как отмечает Брендан О’Коннор, благодаря малым размерам и низкому энергопотреблению, датчик можно будет внедрить в смартфоны и другие мобильные устройства.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Device.