Исследователи из Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University) разработали миниатюрный спектрометр, способный анализировать полный спектр света — от ультрафиолета до ближнего инфракрасного — менее чем за миллисекунду.
Спектрометры — ключевые инструменты для анализа взаимодействия света с веществом, позволяющие определить его химические и физические свойства. Они применяются в медицине, экологии, космических исследованиях и промышленности. Однако даже самые компактные устройства остаются слишком громоздкими для массовой электроники.
Команда под руководством профессора Брендана О’Коннора (Brendan O’Connor) с кафедры машиностроения и аэрокосмической техники представила рабочий прототип, предлагающий альтернативу классическим методам спектроскопии.
Ученые разработали фотодетектор, чувствительность которого меняется в зависимости от приложенного напряжения. Подавая на спектрометр различные напряжения ниже одного вольта и регистрируя реакцию датчика, исследователи с помощью вычислений восстанавливают спектр отраженного или прошедшего через материал света.
Весь процесс занимает менее миллисекунды и не требует сложной оптики или высоковольтных входов, мешавших прежним попыткам миниатюризации. В лабораторных испытаниях прототип показал точность, сопоставимую с традиционными спектрометрами, а его реакция и чувствительность соответствуют коммерческим сенсорам.
«Мы создали спектрометр, который работает быстро, при низком напряжении и чувствителен к широкому спектру света. Прототип размером всего несколько квадратных миллиметров — он поместится на вашем телефоне. При желании его можно сделать размером с пиксель», — отмечает Брендан О’Коннор (Brendan O’Connor), руководитель исследования.
Оригинальная цитата: “We’ve created a spectrometer that operates quickly, at low voltage, and that is sensitive to a wide spectrum of light. Our demonstration prototype is only a few square millimeters in size – it could fit on your phone. You could make it as small as a pixel, if you wanted to.”
