Mokslininkai nustebino patys save: kišeninis prietaisas veikia taip, kaip stambūs laboratoriniai įrenginiai

Tradiciniai spektrometrai dažniausiai yra dideli, sudėtingi ir reikalaujantys daug vietos, todėl jų taikymas ribotas. Tačiau naujasis įrenginys pasižymi tokiais pat gebėjimais kaip ir klasikiniai prietaisai, tačiau yra žymiai mažesnis ir taupesnis energijos sąnaudų atžvilgiu. 

Jame panaudotas fotodetektorius, kurio jautrumą skirtingiems šviesos bangos ilgiams galima keisti reguliuojant įtampą, todėl jis gali itin tiksliai ir greitai analizuoti šviesos spektrą.

Spektrometrai yra esminiai prietaisai, padedantys tyrėjams ir inžinieriams analizuoti medžiagas, remiantis tuo, kaip šviesa sąveikauja su jomis. Jie plačiai naudojami tiek pramonėje, tiek medicinoje nuo gamybos kokybės kontrolės iki biologinių tyrimų. Tačiau net ir pačios mažiausios šiuo metu rinkoje esančios spektrometro versijos vis dar yra ganėtinai didelės ir nepatogios naudoti kišeniniuose ar nešiojamuose įrenginiuose.

Naujos kartos spektrometras, sukurtas mokslininkų, yra tik kelių kvadratinių milimetrų dydžio. Jo dizainas leistų įrenginį sumažinti iki pikselio dydžio, o tai atveria galimybę jį integruoti net į mobiliuosius telefonus. Toks žingsnis galėtų iš esmės pakeisti tai, kaip žmonės naudoja spektroskopiją nuo profesionalių laboratorijų iki kasdieninių programų, kurias pasieks kiekvienas vartotojas.

Tikslumas ir greitis naudojant minimalų energijos kiekį

Šis įrenginys veikia pasitelkdamas labai mažą, mažesnę nei vieno volto įtampą. Pritaikant įvairius įtampos lygius, fotodetektorius fiksuoja skirtingus šviesos bangos ilgius. Surinkus duomenis, paprasta skaitmeninė programa gali atkurti tikslią šviesos charakteristiką, kuri atspindi medžiagos savybes. Visa ši analizė trunka mažiau nei tūkstantąją sekundės dalį.

Ankstesni bandymai kurti miniatiūrinius fotodetektorius dažnai būdavo ribojami sudėtingos optikos, aukštos įtampos poreikio ar per siauro šviesos spektrinio jautrumo. Šio naujojo modelio sėkmė slypi gebėjime išlaikyti platų spektrinį diapazoną, didelį jautrumą ir greitą atsaką, nepaisant mažo dydžio.

Panašus tikslumas kaip ir stambiuose įrenginiuose

Atliekant pirminius bandymus, paaiškėjo, kad miniatiūrinis spektrometras gali varžytis su įprastiniais spektroskopijos prietaisais. Jo tikslumas buvo prilygintas standartiniams laboratoriniams įrenginiams, o jautrumas atitiko komercinius fotodetekcijos prietaisus. Tai reiškia, kad mažas dydis ir paprastesnė struktūra nė kiek nesumažina veikimo efektyvumo.

Ilgalaikis tikslas yra šią technologiją paversti prieinamą plačiajai rinkai. Joje slypi potencialas naudoti spektrometrus ne tik mokslo įstaigose, bet ir kasdieniuose kontekstuose nuo asmeninių sveikatos stebėjimo priemonių iki išmaniųjų namų sistemų. Vien tik galimybė įdiegti šį įrenginį į išmanųjį telefoną gali atverti duris daugybei naujų taikymų.

Naujos galimybės tyrimams ir buičiai

Miniatiūrinis spektrometras taip pat gali padėti plėtoti tokias sritis kaip vaizdinė spektroskopija ar mikroskopinė spektroskopija, kurios iki šiol buvo ribojamos dėl įrangos dydžio ir kainos. Moksliniai tyrimai taps prieinamesni mažesnėms laboratorijoms ar net mokykloms, o buitiniai naudotojai galės naudotis medžiagų analizės įrankiais savo kišenėje.

Šis išradimas rodo, kaip technologijos gali mažėti, bet tuo pačiu stiprėti funkcionalumu. Tai dar vienas žingsnis link pasaulio, kuriame pažangūs analizės įrankiai tampa tokie įprasti ir lengvai pasiekiami kaip išmanusis telefonas. Ir nors kol kas šis spektrometras yra tik prototipas, jau dabar aišku, kad jo potencialas yra didžiulis tiek mokslo, tiek kasdienio gyvenimo srityse.