L’analyse de la lumière ‘lab-on-a-chip’ ouvre la porte à une utilisation généralisée des spectrophotomètres portables

Des scientifiques, dont un chercheur en matériaux à l’Oregon State University, ont développé un meilleur outil pour mesurer la lumière, contribuant à un domaine connu sous le nom de spectrophotométrie d’une manière qui pourrait tout améliorer, des caméras de smartphone à la surveillance de l’environnement.

L’étude, publiée aujourd’hui dans les sciencesdirigé par l’université finlandaise Aalto et a abouti à un petit projet très puissant spectromètre Convient à une puce électronique et est alimenté par l’intelligence artificielle.

La recherche a impliqué une classe relativement nouvelle de matériaux ultrafins connus sous le nom de semi-conducteurs 2D, et le résultat est un spectromètre de preuve de concept qui peut être facilement intégré dans une variété de technologies – y compris des plates-formes d’inspection de la qualité, des capteurs de sécurité, des analyseurs biomédicaux et des télescopes spatiaux. .

« Nous avons montré un moyen de construire des spectromètres beaucoup plus petits que ce qui est utilisé aujourd’hui », a déclaré Ethan Minot, professeur de physique à l’Ohio State University College of Science. « Les spectromètres mesurent l’intensité de la lumière à différentes longueurs d’onde et sont très utiles dans de nombreuses industries et dans tous les domaines scientifiques pour l’identification des échantillons et la caractérisation des matériaux. »

Minot a déclaré que les spectromètres traditionnels nécessitent des composants optiques et mécaniques volumineux, tandis que le nouvel appareil pourrait s’adapter au bout d’un cheveu humain. La nouvelle recherche suggère que ces composants pourraient être remplacés par de nouveaux matériaux semi-conducteurs et IA, permettant aux spectromètres d’être considérablement réduits par rapport aux plus petits existants, qui ont à peu près la taille d’un raisin.

Notre spectromètre ne nécessite pas d’assemblage optique séparé et composants mécaniques « Ou des conceptions matricielles pour diffuser et filtrer la lumière. De plus, ils peuvent atteindre une haute résolution similaire aux systèmes de pad mais dans un boîtier beaucoup plus petit », a déclaré Hon Han Yun, qui a dirigé l’étude avec son collègue de l’Université Aalto, Zhipei Sun Yoon.

Les chercheurs affirment que l’appareil est contrôlable électriquement à 100% en termes de couleurs de lumière qu’il absorbe, ce qui lui confère un énorme potentiel d’évolutivité et de facilité d’utilisation à grande échelle.

‘Fusionner directement dans des appareils portables Comme les smartphones, les drones peuvent améliorer notre quotidien. « Imaginez que la prochaine génération de Caméras de téléphones intelligents Il pourrait s’agir de caméras à ultra-spectre. »

Ces caméras hyperspectrales peuvent capturer et analyser des informations non seulement à partir de longueurs d’onde visibles, mais également permettre l’imagerie et l’analyse infrarouges.

« C’est excitant que notre spectromètre ouvre des possibilités pour toutes sortes de nouveaux outils et instruments de tous les jours pour faire de nouvelles sciences également », a déclaré Minot.

En médecine, par exemple, les spectrophotomètres sont déjà testés pour leur capacité à identifier des changements subtils dans les tissus humains tels que la différence entre les tumeurs et les tissus sains.

pour surveillance de l’environnementMinot a ajouté que les spectromètres peuvent détecter exactement quel type de pollution il y a dans l’air, l’eau ou la terre, et combien.

« Ce serait bien d’avoir des spectromètres portables à faible coût qui fassent le travail pour nous », a-t-il déclaré. « Et dans l’environnement éducatif, l’enseignement pratique des concepts scientifiques sera plus efficace avec des spectrophotomètres intégrés peu coûteux. »

Minot a déclaré qu’il existe également de nombreuses applications pour les amateurs scientifiques.

« Si vous êtes intéressé par l’astronomie, vous pourriez être intéressé à mesurer le spectre de lumière que vous collectez avec votre télescope et à obtenir ces informations qui identifient une étoile ou une planète », a-t-il déclaré. « Si la géologie est votre passe-temps, vous pouvez identifier les pierres précieuses en mesurant le spectre de lumière qu’elles absorbent. »

Minot pense qu’au fur et à mesure que les travaux sur les semi-conducteurs 2D progressent, « nous découvrirons rapidement de nouvelles façons d’utiliser leurs nouvelles propriétés optiques et électroniques ». La recherche sur les semi-conducteurs 2D n’est sérieuse que depuis douze ans, à commencer par l’étude du graphène, le carbone disposé dans un réseau en nid d’abeille d’un atome d’épaisseur.

« C’est vraiment excitant », a déclaré Minot. « Je pense que nous continuerons à faire des percées intéressantes en étudiant les semi-conducteurs 2D. »

Outre Minot, Yun et Sun, la collaboration comprenait des scientifiques de l’Université Jiao Tong de Shanghai, de l’Université du Zhejiang, de l’Université du Sichuan, de l’Université Yonsei et de l’Université de Cambridge, ainsi que d’autres chercheurs de l’Université Aalto.