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A miniaturização extrema de detectores infravermelhos (IR) é fundamental para sua integração em eletrônicos de consumo de última geração, wearables e satélites ultrapequenos. Até agora, no entanto, os detectores IR têm contado com materiais e tecnologias volumosos (e caros). Uma equipe de cientistas liderada pelo pesquisador da Empa, Ivan Shorubalko, agora conseguiu desenvolver um processo de miniaturização econômico para espectrômetros de infravermelho baseado em um fotodetector de ponto quântico, que pode ser integrado em um único chip, conforme relatam na Nature Photonics.
A miniaturização dos espectrômetros infravermelhos levará ao seu uso mais amplo em eletrônicos de consumo, como smartphones que permitem o controle de alimentos, detecção de produtos químicos perigosos, monitoramento da poluição do ar e eletrônicos vestíveis. Eles podem ser usados para a detecção rápida e fácil de certos produtos químicos sem o uso de equipamentos de laboratório. Além disso, eles podem ser úteis para a detecção de medicamentos falsificados, bem como de gases de efeito estufa, como metano e CO2.
Uma equipe de cientistas da Empa, ETH Zurique, EPFL, da Universidade de Salamanca, Espanha, da Agência Espacial Europeia (ESA) e da Universidade de Basel agora construiu um espectrômetro de guia de onda de transformada de Fourier miniaturizado de prova de conceito que incorpora um fotodetector de subcomprimento de onda como um sensor de luz, consistindo de telureto de mercúrio coloidal quantum dot (Hg Te) e compatível com a tecnologia complementar de semicondutor de óxido de metal (CMOS), como relatam na recente edição da Nature Photonics.
Efeitos tremendos em espectrômetros de diferentes tipos – e em vários campos
O espectrômetro resultante exibe uma grande largura de banda espectral e resolução espectral moderada de 50 cm−1 em um volume total do espectrômetro ativo abaixo de 100 μm × 100 μm × 100 μm. Este design de espectrômetro ultracompacto permite a integração de instrumentos de medição óptico-analítica em eletrônicos de consumo e dispositivos espaciais. “A integração monolítica de fotodetectores IR de subcomprimento de onda tem um efeito tremendo na escala de espectrômetros de guia de onda de transformada de Fourier”, diz o pesquisador da Empa, Ivan Shorubalko. “Mas isso também pode ser de grande interesse para espectrômetros Raman miniaturizados, biossensores e dispositivos de laboratório em um chip, bem como o desenvolvimento de câmeras hiperespectrais instantâneas de alta resolução”.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Laboratórios Federais Suíços para Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA). Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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