מיקרומטר ספקטרומטר פותח את הדלת שפע של פונקציות הטלפון החכם החדש

Anonim

השתמש בסמארטפון שלך כדי לבדוק איך לנקות את האוויר, אם המזון טרי או גוש הוא ממאיר. זה הגיע כל צעד קרוב יותר הודות ספקטרומטר חדש כי הוא כל כך קטן זה יכול להיות משולב בקלות ובזול בטלפון נייד. החיישן הקטן שפותח ב- TU איינדהובן מדויק בדיוק כמו דגמי השולחנות הרגילים המשמשים במעבדות מדעיות. החוקרים מציגים את המצאתם ב -20 בדצמבר בכתב העת Nature Communications.

ספקטרומטריה, ניתוח של אור גלוי ובלתי נראה, יש מגוון עצום של יישומים. לכל חומר ולכל רקמה יש "טביעת רגל" משלו מבחינת ספיגת האור והשתקפותו, ולכן ניתן לזהותם באמצעות ספקטרומטריה. אבל ספקטרומטרים מדויקים הם גדולים שכן הם מפצלים את האור לצבעים שונים (תדרים), אשר נמדדים בנפרד. בדיוק אחרי שהאור מפוצל, הקורות, שיש להן תדרים שונים, עדיין חופפות זו את זו; מדידות מדויקות מאוד ולכן יכול להיעשות רק כמה עשרות סנטימטרים לאחר פיצול.

חוקרי איינדהובן פיתחו חיישן מתוחכם המסוגל לבצע מדידות מדויקות אלה בצורה שונה לחלוטין באמצעות "חלל גבישי פוטוני" מיוחד, "מלכודת" של כמה מיקרומטרים בלבד שאורם נופל ואינם יכולים להימלט. מלכודת זו כלולה בקרום, שבו האור הנלכד מייצר זרם חשמלי זעיר, וזה נמדד. דוקטורט. סטודנט Žarko Zobenica עשה את החלל כך שהוא מדויק מאוד, שמירה רק מרווח תדירות זעיר מאוד ולכן מדידה רק אור בתדר זה.

כדי להיות מסוגלים למדוד טווח תדרים גדול יותר, החוקרים הניחו שני קרומים שלהם מאוד מקרוב אחד מעל השני. שתי הממברנות משפיעות זו על זו: אם המרחק ביניהם משתנה במקצת, אז תדירות האור כי החיישן הוא מסוגל לזהות משמרות מדי. לשם כך, החוקרים, בהנחיית הפרופ 'אנדריאה פיורה ופרופ' רוב ואן דר הייג'דן, שילבו מערכת MEMS (מערכת אלקטרו-מכאנית). מנגנון מכני זה מאפשר את המרחק בין הממברנות כדי להיות מגוונים, ובכך את התדר הנמדד. בסופו של דבר, אם כן, החיישן מכסה טווח אורך גל של כ -30 ננומטרים, שבתוכו ספקטרומטר יכול להבחין בכמה מאות תדרים, וזה מדויק במיוחד. זה מתאפשר על ידי העובדה כי החוקרים מסוגלים לקבוע במדויק את המרחק בין ממברנות רק כמה עשרות femtometers (10-15 מטר).

כדי להדגים את התועלת, צוות המחקר הדגים מספר יישומים, כולל חיישן גז. הם גם עשו חיישן תנועה מדויק מאוד על ידי שימוש חכם של העובדה כי התדר זוהה משתנה בכל פעם שני קרומים נעים ביחס אחד לשני.

פרופסור פיורה מצפה שזה ייקח עוד חמש שנים או יותר לפני שהספקטרומטר החדש אכן יגיע לסמארטפון, כי טווח התדרים המכוסה כרגע עדיין קטן מדי. כרגע, החיישן מכסה רק כמה אחוזים של הספקטרום הנפוץ ביותר, הקרוב אינפרא אדום. אז הקבוצה שלו יהיה עובד על הרחבת ספקטרום לגילוי. הם גם ישלב רכיב נוסף עם מיקרומטר ספקטרומטר: מקור אור, אשר יהפכו את החיישן עצמאית של מקורות חיצוניים.

בהתחשב ברוחב עצום של יישומים, מיקרו ספקטרומטרים צפויים בסופו של דבר להיות רק חשוב כמו אלמנט של הטלפון החכם כמו המצלמה. לדוגמה, כדי למדוד CO2, לזהות עשן, לקבוע איזו תרופה יש לך, למדוד את הרעננות של מזון, את רמת הסוכר בדם, וכן הלאה.

menu
menu