微型光谱仪打开了一个新的智能手机功能的大门。

微型光谱仪打开了一个新的智能手机功能的大门。

用你的智能手机检查空气是多么干净,无论食物是新鲜的还是肿块是恶性的。由于新的光谱仪如此之小,它可以在移动电话中方便、便宜地组合起来,这一切都离我们更近了一步。小传感器开发的涂埃因霍温是用于科学实验室正常的桌面模型精确。研究人员展示他们的发明在自然通讯杂志(“集成纳米机械光电传感器的光谱、纳米”)。

光谱法,可见光和可见光的分析,有着巨大的应用范围。每一种物质和每种组织都有自己的“足迹”,在光吸收和反射方面,因此可以用光谱法来识别。但是精密光谱仪是大的,因为他们把光分成不同的颜色(频率),然后分别测量。光分裂后,不同频率的光束仍然互相重叠;因此,高精度的测量只能在分裂后几十厘米左右进行。

埃因霍温的研究人员开发了一个巧妙的传感器,能够用一种特殊的光子晶体谐振腔在一个完全不同的方式进行如此精确的测量,一个“陷阱”只有几微米的光线不能逃脱。这个陷阱包含在一个薄膜中,其中捕获的光产生一个微小的电流,并且被测量。PhD student Zarko Zobenica made the cavity so that it is very precise, retaining just a very tiny frequency interval and therefore measuring only light at that frequency.

为了能够测量更大的频率范围,研究人员把他们的两个膜紧密地放在另一个上面。这两种膜相互影响:如果它们之间的距离稍有变化,那么传感器能够探测到的光频率也会发生变化。为此,研究人员,由Andrea Fiore教授和Rob Van Der Heijden副教授指导,结合MEMS(微机电系统)。这种机电机制允许膜之间的距离变化,从而测量频率。

微型光谱仪打开了一个新的智能手机功能的大门。最终,然后,传感器是一个三十纳米的波长范围内的光谱可以看出,成百上千的频率,这是非常精确的。这是事实,研究人员能够准确地确定的膜之间的距离只有几十飞米(10 ^可能15米)。

为了证明有用性,研究小组展示了几种应用,包括气体传感器。他们还巧妙地利用了一个事实,即检测到的频率在两个膜相互运动时发生变化。

菲奥里教授预计,在新的光谱仪实际进入智能手机之前,还需要五年或更长时间,因为目前所覆盖的频率范围仍然太小。目前,这种传感器只覆盖了最常见的光谱中的近百分之几,即近红外。因此他的小组将致力于扩大可探测光谱。他们还将集成一个额外的元素与微型光谱仪:一个光源,这将使传感器独立于外部来源。

考虑到巨大的应用范围,微型光谱仪最终有望成为智能手机的一个重要组成部分。例如,测量二氧化碳,检测烟雾,确定你有什么药,测量食物的新鲜度,你的血糖水平,等等。

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