.
Os espectrômetros são amplamente utilizados em toda a indústria e pesquisa para detectar e analisar a luz. Os espectrômetros medem o espectro da luz – sua intensidade em diferentes comprimentos de onda, como as cores de um arco-íris – e são uma ferramenta essencial para identificar e analisar espécimes e materiais. Espectrômetros integrados no chip seriam de grande benefício para uma variedade de tecnologias, incluindo plataformas de inspeção de qualidade, sensores de segurança, analisadores biomédicos, sistemas de saúde, ferramentas de monitoramento ambiental e telescópios espaciais.
Uma equipe de pesquisa internacional liderada por pesquisadores da Aalto University desenvolveu espectrômetros de alta sensibilidade com alta precisão de comprimento de onda, alta resolução espectral e ampla largura de banda de operação, usando apenas um único detector do tamanho de um microchip. A pesquisa por trás deste novo espectrômetro ultra-miniaturizado foi publicada hoje na revista Ciência.
‘Nosso espectrômetro de detector único é um dispositivo tudo-em-um. Projetamos este laboratório optoeletrônico em um chip com inteligência artificial substituindo hardware convencional, como componentes ópticos e mecânicos. Portanto, nosso espectrômetro computacional não requer componentes volumosos separados ou projetos de matriz para dispersar e filtrar a luz. Ele pode atingir uma alta resolução comparável aos sistemas de bancada, mas em um pacote muito menor”, diz o pesquisador de pós-doutorado Hoon Hahn Yoon.
“Com nosso espectrômetro, podemos medir a intensidade da luz em cada comprimento de onda além do espectro visível usando um dispositivo na ponta dos dedos. O dispositivo é totalmente controlável eletricamente, por isso tem um enorme potencial de escalabilidade e integração. A integração direta em dispositivos portáteis, como smartphones e drones, pode melhorar nossas vidas diárias. Imagine que a próxima geração de nossas câmeras de smartphones possa ser equipada com câmeras hiperespectrais que superam as câmeras coloridas”, acrescenta.
A redução de espectrômetros computacionais é essencial para seu uso em chips e aplicações implantáveis. O professor Zhipei Sun, chefe da equipe de pesquisa, diz: ‘Os espectrômetros convencionais são volumosos porque precisam de componentes ópticos e mecânicos, portanto, suas aplicações no chip são limitadas. Há uma demanda emergente neste campo para melhorar o desempenho e a usabilidade dos espectrômetros. Deste ponto de vista, os espectrômetros miniaturizados são muito importantes para oferecer alto desempenho e novas funções em todos os campos da ciência e da indústria.’
O professor Pertti Hakonen acrescenta que “a Finlândia e Aalto investiram em pesquisa fotônica nos últimos anos. Por exemplo, tem havido um grande apoio do Centro de Excelência da Academia da Finlândia em tecnologia quântica, Flagship on Photonics Research and Innovation, InstituteQ e Otanano Infrastructure. Nosso novo espectrômetro é uma demonstração clara do sucesso desses esforços colaborativos. Acredito que com mais melhorias na resolução e eficiência, esses espectrômetros podem fornecer novas ferramentas para o processamento de informações quânticas.’
Além do pesquisador de pós-doutorado Hoon Hahn Yoon e dos professores Zhipei Sun e Pertti Hakonen, os principais membros da Aalto vinculados ao trabalho incluíram os pesquisadores de pós-doutorado Henry A. Fernandez e Faisal Ahmed, os pesquisadores de doutorado Fedor Nigmatulin, Xiaoqi Cui, Md Gius Uddin e o professor Harri Lipsanen. O professor Ethan D. Minot, da Oregon State University, juntou-se a este trabalho como pesquisador visitante na Aalto University por um ano. A equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Aalto também incluiu os professores Weiwei Cai (Universidade de Xangai Jiao Tong), Zongyin Yang (Universidade de Zhejiang), Hanxiao Cui (Universidade de Sichuan), Kwanpyo Kim (Universidade de Yonsei) e Tawfique Hasan (Universidade de Cambridge).
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Aalto. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
.
