Nghiên cứu do Đại học Aalto của Phần Lan dẫn đầu đã phát triển một quang phổ kế mạnh mẽ, cực kỳ nhỏ phù hợp với một vi mạch và được vận hành bởi trí tuệ nhân tạo. Nghiên cứu của họ gần đây đã được công bố trên tạp chí Khoa học .

Nghiên cứu đã sử dụng một loại vật liệu siêu mỏng tương đối mới được gọi là chất bán dẫn hai chiều và kết quả là bằng chứng về khái niệm cho máy quang phổ có thể dễ dàng tích hợp vào một số công nghệ như nền tảng kiểm tra chất lượng, cảm biến an ninh, y sinh học. máy phân tích và kính viễn vọng không gian.

Ethan Minot, giáo sư vật lý tại Đại học Khoa học Bang Oregon , người tham gia nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh một cách chế tạo máy quang phổ thu nhỏ hơn nhiều so với những gì thường được sử dụng ngày nay. “Máy quang phổ đo cường độ ánh sáng ở các bước sóng khác nhau và cực kỳ hữu ích trong nhiều ngành công nghiệp và tất cả các lĩnh vực khoa học để xác định mẫu và đặc tính vật liệu.”

Minot tuyên bố rằng máy quang phổ mới có thể vừa với đầu sợi tóc người, trái ngược với máy quang phổ thông thường cần các thành phần cơ học và quang học lớn. Theo nghiên cứu mới, các thành phần như vậy có thể được thay thế bằng vật liệu bán dẫn mới và trí tuệ nhân tạo, cho phép máy quang phổ được thu nhỏ kích thước đáng kể so với loại nhỏ nhất hiện có, có kích thước bằng quả nho.

Hoon Hahn Yoon, người đứng đầu nghiên cứu cùng với đồng nghiệp Zhipei Sun Yoon của Đại học Aalto cho biết: “Máy quang phổ của chúng tôi không yêu cầu lắp ráp các thành phần cơ học và quang học riêng biệt hoặc thiết kế mảng để phân tán và lọc ánh sáng. “Hơn nữa, nó có thể đạt được độ phân giải cao tương đương với các hệ thống để bàn nhưng trong một gói nhỏ hơn nhiều.”

Các nhà nghiên cứu cho biết thiết bị này có thể điều khiển 100% bằng điện liên quan đến màu sắc của ánh sáng mà nó hấp thụ, điều này mang lại cho nó tiềm năng lớn về khả năng mở rộng và khả năng sử dụng rộng rãi.

Yoon cho biết: “Việc tích hợp nó trực tiếp vào các thiết bị di động như điện thoại thông minh và máy bay không người lái có thể cải thiện cuộc sống hàng ngày của chúng ta. “Hãy tưởng tượng rằng thế hệ máy ảnh điện thoại thông minh tiếp theo của chúng tôi có thể là máy ảnh siêu quang phổ.”

Những camera siêu phổ đó có thể chụp và phân tích thông tin không chỉ từ các bước sóng khả kiến ​​mà còn cho phép chụp ảnh và phân tích hồng ngoại.

Minot nói: “Thật thú vị khi máy quang phổ của chúng tôi mở ra khả năng cho tất cả các loại thiết bị và dụng cụ mới hàng ngày để thực hiện khoa học mới.

Ví dụ, trong y học, máy quang phổ đã được thử nghiệm về khả năng xác định những thay đổi tinh tế trong mô người, chẳng hạn như sự khác biệt giữa khối u và mô khỏe mạnh.

Minot cho biết thêm, để giám sát môi trường, máy quang phổ có thể phát hiện chính xác loại ô nhiễm nào trong không khí, nước hoặc mặt đất và mức độ ô nhiễm ở đó.

Ông nói: “Sẽ thật tuyệt nếu có những máy quang phổ di động, chi phí thấp làm công việc này cho chúng tôi. “Và trong môi trường giáo dục, việc giảng dạy thực hành các khái niệm khoa học sẽ hiệu quả hơn với máy quang phổ kế nhỏ gọn, rẻ tiền.”

Minot cho biết có rất nhiều ứng dụng dành cho những người yêu thích khoa học.

Ông nói: “Nếu bạn yêu thích thiên văn học, bạn có thể quan tâm đến việc đo quang phổ ánh sáng mà bạn thu thập được bằng kính viễn vọng của mình và nhờ thông tin đó xác định một ngôi sao hoặc hành tinh. “Nếu địa chất là sở thích của bạn, bạn có thể xác định đá quý bằng cách đo quang phổ ánh sáng mà chúng hấp thụ.”

Minot nghĩ rằng khi công việc với chất bán dẫn hai chiều tiến triển, “chúng ta sẽ nhanh chóng khám phá ra những cách mới để sử dụng các đặc tính quang học và điện tử mới của chúng.” Nghiên cứu về chất bán dẫn 2D đã được tiến hành một cách nghiêm túc chỉ trong một chục năm, bắt đầu với nghiên cứu về graphene , carbon được sắp xếp trong một mạng lưới tổ ong với độ dày của một nguyên tử .

“Thật thú vị,” Minot nói. “Tôi tin rằng chúng ta sẽ tiếp tục có những bước đột phá thú vị bằng cách nghiên cứu chất bán dẫn hai chiều.”