2D spectrometer past op de punt van een mensenhaar

Wetenschappers hebben een krachtige, ultrakleine spectrometer ontwikkeld die op een microchip past en wordt aangestuurd met kunstmatige intelligentie.

De studie, geleid door de Finse Aalto University, werd gepubliceerd in Science.

Het resultaat van het onderzoek is een proof-of-concept voor een spectrometer die gemakkelijk kan worden geïntegreerd in een verscheidenheid aan technologieën, waaronder platforms voor kwaliteitsinspectie, beveiligingssensoren, biomedische analysatoren en ruimtetelescopen.

“Onze spectrometer vereist geen montage van afzonderlijke optische en mechanische componenten of array-ontwerpen om licht te verspreiden en te filteren”, zegt Hoon Hahn Yoon, die het onderzoek leidde met collega Zhipei Sun Yoon van Aalto University. “Bovendien kan het een hoge resolutie bereiken die vergelijkbaar is met benchtop-systemen, maar in een veel kleiner pakket.”

Traditionele spectrometers vereisen omvangrijke optische en mechanische componenten. Het onderzoek suggereert dat die componenten kunnen worden vervangen door nieuwe halfgeleidermaterialen en AI, waardoor spectrometers drastisch kunnen worden verkleind ten opzichte van de huidige kleinste, die ongeveer zo groot is als een druif.

Het apparaat is 100% elektrisch bestuurbaar met betrekking tot de kleuren van het licht dat het absorbeert, wat het een enorm potentieel geeft voor schaalbaarheid. Yoon: “Stel je voor dat de volgende generatie van onze smartphonecamera’s hyperspectrale camera’s zouden kunnen zijn.” Die kunnen niet alleen informatie van zichtbare golflengten vastleggen en analyseren, maar ook infraroodbeeldvorming en -analyse mogelijk maken.

Spectrometers worden veel gebruikt in de industrie en in onderzoek om licht te detecteren en te analyseren. Ze meten het spectrum van licht – de sterkte ervan bij verschillende golflengten – en zijn een essentieel hulpmiddel voor het identificeren en analyseren van specimens en materialen.