5 дек 2022 225

Мощный сверхмалый спектрометр создали в Финляндии

В Финском университете Аалто разработали мощный спектрометр, который помещается на микрочипе и управляется искусственным интеллектом (ИИ). Исследование недавно опубликовали в журнале Science.

Исследователи в области оптической спектрометрии создали более совершенный инструмент для измерений. Новшество может улучшить камеры смартфонов, мониторинг окружающей среды и многое другое.

В исследовании использовали относительно новый класс сверхтонких материалов, известных как двумерные полупроводники. Результат работы доказал концепцию спектрометра, который можно легко интегрировать, например, в платформы контроля качества, датчики безопасности, биомедицинские анализаторы и космические телескопы.

Прокомментировал изобретение участник исследования Итан Майнот.

Мы продемонстрировали способ создания спектрометров, которые намного миниатюрнее, чем используемые сегодня. Спектрометры измеряют силу света на разных длинах волн и очень полезны во многих отраслях промышленности и во всех областях науки для идентификации образцов и определения характеристик материалов

— Итан Майнот, профессор физики в Научном колледже Университета штата Орегон.

Майнот сообщил, что новый спектрометр может поместиться на кончике человеческого волоса, в отличие от обычных спектрометров, которые нуждаются в больших оптических и механических компонентах.

Согласно новому исследованию, привычные компоненты можно заменить новыми полупроводниковыми материалами в сочетании с ИИ. И это позволит значительно уменьшить размеры спектрометров по сравнению с самыми маленькими из доступных сегодня, а последние размером с виноградину.

Руководил исследованием, Хун Хан Юн вместе с коллегой из Университета Аалто Чжипеем Сунь Юном.

Наш спектрометр не требует сборки оптических и механических компонентов или конструкций матриц для рассеивания и фильтрации света. Более того, он может достигать высокого разрешения, сравнимого с настольными системами, но в гораздо меньшем объёме использования
— Хун Хан Юн, научный сотрудник кафедры электроники и наноинженерии университета Аалто.

Исследователи говорят, что устройство на 100% управляется электрическим путём, в зависимости от цвета поглощаемого света, что даёт ему потенциал для масштабирования и широкого использования.

Интеграция его непосредственно в портативные устройства, такие как смартфоны и беспилотные летательные аппараты, может улучшить нашу повседневную жизнь. Представьте, что следующее поколение наших камер для смартфонов может быть гиперспектральным

— Хун Хан Юн.

А гиперспектральные камеры позволяют также получать инфракрасные изображения и проводить их анализ.

Например, в медицине спектрометры как таковые уже проходят испытания на их способность определять тонкие изменения в тканях человека, разницу между опухолями и здоровыми тканями.

Итан Майнот добавил, что при мониторинге окружающей среды спектрометры могут точно определять, какие загрязнения содержатся в воздухе, воде или земле и в каком количестве.