دانشمندان یک طیف سنج قدرتمند و بسیار کوچک ساخته‌اند

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، این ابزار راه را برای استفاده گسترده از طیف سنج‌های قابل حمل باز می‌کند.

محققان در زمینه طیف سنجی نوری ابزار بهتری برای اندازه گیری نور ساخته اند. این پیشرفت می‌تواند همه چیز را از دوربین گوشی‌های هوشمند گرفته تا نظارت بر محیط زیست را بهبود بخشد.

این تحقیق که توسط دانشگاه آلتو فنلاند رهبری می‌شود، یک طیف‌سنج قدرتمند و فوق‌العاده کوچک ایجاد کرد که بر روی یک ریزتراشه قرار می‌گیرد و توسط هوش مصنوعی اداره می‌شود. تحقیقات آن‌ها اخیراً در مجله Science منتشر شده است.

تحلیلگر‌ها و تلسکوپ‌های فضایی اذعان می‌کنند که در این مطالعه از کلاس نسبتاً جدیدی از مواد فوق نازک به نام نیمه هادی‌های دو بعدی استفاده شد و نتیجه اثبات مفهومی برای طیف سنج است که می‌تواند به راحتی در تعدادی از فناوری‌ها مانند پلت فرم‌های بازرسی کیفیت، حسگر‌های امنیتی، زیست پزشکی ادغام شود. 

اتان مینوت، استاد فیزیک در کالج علوم دانشگاه ایالتی اورگان که روی این مطالعه کار می‌کرد، گفت: «ما راهی برای ساخت طیف‌سنج‌هایی نشان داده‌ایم که بسیار مینیاتوری‌تر از آنچه معمولاً امروزه استفاده می‌شود، هستند. طیف‌سنج‌ها قدرت نور را در طول موج‌های مختلف اندازه‌گیری می‌کنند و در بسیاری از صنایع و همه زمینه‌های علمی برای شناسایی نمونه‌ها و مشخص کردن مواد بسیار مفید هستند.

مینوت ادعا کرد که طیف‌سنج جدید می‌تواند بر روی انتهای موی انسان قرار بگیرد، برخلاف طیف‌سنج‌های معمولی که به اجزای نوری و مکانیکی بزرگ نیاز دارند. بر اساس مطالعه جدید، چنین اجزایی را می‌توان با مواد نیمه هادی جدید و هوش مصنوعی جایگزین کرد و به طیف سنج‌ها این امکان را می‌دهد که به شدت از کوچکترین طیف سنج‌های موجود که در حال حاضر به اندازه یک انگور هستند، کوچک شوند.

هون هان یون، سرپرست این مطالعه با همکار دانشگاه آلتو، ژیپی سون یون، گفت: طیف‌سنج ما نیازی به مونتاژ اجزای نوری و مکانیکی جداگانه یا طرح‌های آرایه‌ای برای پراکندگی و فیلتر کردن نور ندارد. علاوه بر این، می‌تواند به وضوح بالا قابل مقایسه با سیستم‌های رومیزی، اما در بسته‌بندی بسیار کوچک‌تر دست یابد.

به گفته محققان، این دستگاه با توجه به رنگ‌های نوری که جذب می‌کند، ۱۰۰ درصد از نظر الکتریکی قابل کنترل است، که به آن پتانسیل زیادی برای مقیاس‌پذیری و قابلیت استفاده گسترده می‌دهد.

یون گفت: ادغام مستقیم آن در دستگاه‌های قابل حمل مانند گوشی‌های هوشمند و هواپیما‌های بدون سرنشین می‌تواند زندگی روزمره ما را ارتقا دهد. تصور کنید که نسل بعدی دوربین‌های گوشی‌های هوشمند ما می‌تواند دوربین‌های فراطیفی باشد.

این دوربین‌های ابرطیفی می‌توانند اطلاعات را نه تنها از طول موج‌های مرئی گرفته و تجزیه و تحلیل کنند، بلکه امکان تصویربرداری و تجزیه و تحلیل مادون قرمز را نیز فراهم می‌کنند.

مینوت گفت: این هیجان‌انگیز است که طیف‌سنج ما فرصت‌هایی را برای انواع ابزار‌ها و ابزار‌های جدید روزمره برای انجام علوم جدید باز می‌کند.

برای مثال، در پزشکی، طیف‌سنج‌ها در حال حاضر برای شناسایی تغییرات ظریف در بافت انسانی مانند تفاوت بین تومور‌ها و بافت سالم آزمایش می‌شوند.

مینوت اضافه کرد که برای نظارت بر محیط زیست، طیف سنج‌ها می‌توانند دقیقاً نوع آلودگی هوا، آب یا زمین و میزان آن را تشخیص دهند.

او گفت: خوب خواهد بود که طیف‌سنج‌های کم‌هزینه و قابل حمل این کار را برای ما انجام دهند و در محیط آموزشی، آموزش عملی مفاهیم علوم با طیف‌سنج‌های ارزان قیمت و فشرده مؤثرتر خواهد بود.

مینوت گفت که برنامه‌های کاربردی برای علاقه‌مندان علم محور نیز فراوان است.

او گفت: اگر به نجوم علاقه‌مند هستید، ممکن است علاقه‌مند باشید که طیف نوری را که با تلسکوپ خود جمع آوری می‌کنید اندازه گیری کنید و این اطلاعات یک ستاره یا سیاره را شناسایی کند. اگر زمین شناسی سرگرمی شماست، می‌توانید سنگ‌های قیمتی را با اندازه گیری طیف نوری که جذب می‌کنند شناسایی کنید.

مینوت فکر می‌کند که با پیشرفت کار با نیمه هادی‌های دو بعدی، ما به سرعت در حال کشف راه‌های جدیدی برای استفاده از خواص نوری و الکترونیکی جدید آن‌ها خواهیم بود. تحقیقات در مورد نیمه هادی‌های دوبعدی تنها برای ده سال به طور جدی در حال انجام است و با مطالعه گرافن، کربنی که در یک شبکه لانه زنبوری به ضخامت یک اتم چیده شده است، شروع شده است.

مینوت گفت: این واقعاً هیجان انگیز است. من معتقدم که با مطالعه نیمه هادی‌های دو بعدی به پیشرفت‌های جالبی ادامه خواهیم داد.