Los espectrómetros computacionales miniaturizados son esenciales para aplicaciones implantables y en chip. La medición espectral de alta sensibilidad con un solo detector permite reducir las huellas de dichos espectrómetros al mismo tiempo que se logra una resolución espectral cercana a la de los sistemas de sobremesa.
Los científicos, incluido un investigador de materiales en La Universidad Estatal de Oregon, creó una mejor herramienta para medir la luz. Este avance en la espectrometría óptica puede mejorar cualquier cosa, desde las cámaras de los teléfonos inteligentes hasta el monitoreo ambiental. De hecho, los científicos han creado un espectrómetro ultrapequeño y potente que cabe en un microchip y funciona con inteligencia artificial.
Para desarrollar esta herramienta, los científicos utilizaron una clase relativamente nueva de materiales superfinos conocidos como semiconductores bidimensionales. El resultado final es la prueba de concepto de un espectrómetro que puede equiparse con diferentes tecnologías.
Debido a su completo control eléctrico sobre los colores de la luz que absorbe, la herramienta tiene un enorme potencial de escalabilidad y amplia aplicación.
Ethan Minot, profesor de física en la Facultad de Ciencias de OSU, dijo: “Hemos demostrado una forma de construir espectrómetros que son mucho más pequeños que los que se usan comúnmente en la actualidad. espectrómetros miden la intensidad de la luz en diferentes longitudes de onda y son muy útiles en muchas industrias y en todos los campos de la ciencia para identificar muestras y caracterizar materiales”.
“Los espectrómetros tradicionales requieren componentes ópticos y mecánicos voluminosos, mientras que el nuevo dispositivo puede caber en el borde de un cabello humano. La nueva investigación sugiere que estos componentes podrían ser reemplazados por nuevos materiales semiconductores e IA, lo que permitiría reducir drásticamente el tamaño de los espectrómetros desde los más pequeños actuales, que son del tamaño de una uva”.
Hoon Hahn Yoon, quien dirigió el estudio con su colega de la Universidad Aalto, Zhipei Sun Yoon, dijo: “Nuestro espectrómetro no requiere el ensamblaje de componentes ópticos y mecánicos separados o diseños de matriz para dispersar y filtrar la luz. Además, puede lograr una alta resolución comparable a los sistemas de sobremesa, pero en un paquete mucho más pequeño”.
Minota dijo, “Es emocionante que nuestro espectrómetro abra posibilidades para todo tipo de nuevos dispositivos e instrumentos cotidianos para hacer ciencia nueva también”.
“En medicina, por ejemplo, ya se está probando la capacidad de los espectrómetros para identificar cambios sutiles en el tejido humano, como la diferencia entre tumores y tejidos sanos. Para el monitoreo ambiental, los espectrómetros pueden detectar qué tipo de la contaminación está en el aireagua o suelo, y cuánto hay”.
“Sería bueno tener espectrómetros portátiles de bajo costo que hicieran este trabajo por nosotros. Y en el entorno educativo, la enseñanza práctica de conceptos científicos sería más eficaz con espectrómetros compactos y económicos”.
“A medida que avance el trabajo con semiconductores bidimensionales, descubriremos rápidamente nuevas formas de utilizar sus nuevas propiedades ópticas y electrónicas. La investigación de los semiconductores 2D ha sido seria durante solo una docena de años, comenzando con el estudio del grafeno, el carbono organizado en una red de panal de un átomo de espesor”.
«Es realmente emocionante. Continuaremos haciendo avances interesantes estudiando semiconductores bidimensionales.
Referencia de la revista:
- Hoon Hahn Yoon et al. Espectrómetros miniaturizados con unión de van der Waals ajustable. Ciencias. DUELE: 10.1126/ciencia.add8544
