Việc thu nhỏ cực kỳ các máy dò hồng ngoại (IR) là rất quan trọng để tích hợp chúng vào các thiết bị điện tử tiêu dùng, thiết bị đeo và vệ tinh siêu nhỏ thế hệ tiếp theo.
Tuy nhiên, cho đến nay, máy dò hồng ngoại đã dựa vào các vật liệu và công nghệ cồng kềnh (và đắt tiền). Một nhóm các nhà khoa học do nhà nghiên cứu Ivan Shorubalko của Empa dẫn đầu hiện đã thành công trong việc phát triển quy trình thu nhỏ hiệu quả về chi phí cho máy quang phổ hồng ngoại dựa trên bộ tách sóng quang chấm lượng tử, có thể được tích hợp trên một con chip, như họ báo cáo trên tạp chí Nature Photonics.
>> Tham khảo: Các cấu trúc lai mới có thể mở đường cho các máy tính lượng tử ổn định hơn.
Việc thu nhỏ máy quang phổ hồng ngoại sẽ giúp chúng được sử dụng rộng rãi hơn trong các thiết bị điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như điện thoại thông minh cho phép kiểm soát thực phẩm, phát hiện hóa chất độc hại, giám sát ô nhiễm không khí và thiết bị điện tử đeo được.
Chúng có thể được sử dụng để phát hiện nhanh chóng và dễ dàng một số hóa chất mà không cần sử dụng thiết bị phòng thí nghiệm. Hơn nữa, chúng có thể hữu ích trong việc phát hiện thuốc y tế giả cũng như các loại khí nhà kính như mêtan và CO2.
Một nhóm các nhà khoa học tại Empa, ETH Zurich, EPFL, Đại học Salamanca, Tây Ban Nha, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Đại học Basel hiện đã chế tạo một máy quang phổ ống dẫn sóng biến đổi Fourier thu nhỏ bằng chứng về khái niệm kết hợp với bộ tách sóng quang bước sóng dưới như một cảm biến ánh sáng, bao gồm chấm lượng tử Telluride thủy ngân dạng keo (Hg Te) và tương thích với công nghệ chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS), như họ đã báo cáo trong số gần đây của tạp chí Nature Photonics.
>> Tham khảo: Phát triển năng lượng cho Châu Phi.
Hiệu ứng to lớn trên các loại máy quang phổ khác nhau – và trong các lĩnh vực khác nhau
Máy quang phổ thu được thể hiện băng thông phổ lớn và độ phân giải phổ vừa phải là 50 cm−1 ở tổng thể tích máy quang phổ hoạt động dưới 100 μm × 100 μm × 100 μm.
Thiết kế máy quang phổ siêu nhỏ gọn này cho phép tích hợp các dụng cụ đo lường phân tích quang học vào các thiết bị điện tử tiêu dùng và không gian.
Nhà nghiên cứu Ivan Shorubalko của Empa cho biết: “Sự tích hợp nguyên khối của bộ tách sóng hồng ngoại bước sóng dưới bước sóng có tác động to lớn đến việc mở rộng quy mô của máy quang phổ ống dẫn sóng biến đổi Fourier”.
>> Tham khảo: Thỏa thuận Paris – cần có phương pháp đo lường tốt hơn.
“Nhưng điều này cũng có thể là mối quan tâm lớn đối với máy quang phổ Raman thu nhỏ, cảm biến sinh học và thiết bị phòng thí nghiệm trên chip cũng như sự phát triển của máy ảnh siêu âm chụp nhanh độ phân giải cao.”
