Исследователи из Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University) разработали крошечный спектральный датчик, который в перспективе может наделить обычные смартфоны возможностями анализаторов научного уровня. С таким смартфоном каждый сможет легко и просто узнать точный молекулярный состав продуктов, окружающей среды и собственных анализов без похода в больницу, что способно изменить множество аспектов повседневной жизни.

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

Пять причин полюбить HONOR X8c

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Прототип датчика для карманного спектрометра. Источник изображения: North Carolina State University

Это не первая такая разработка, но в этот раз учёные обещают оптимальное сочетание характеристик и возможностей мини-спектрометра, который они называют «однопиксельным». Предыдущие попытки создать миниатюрные и чувствительные к спектрам фотодетекторы основывались на сложной оптике, использовании высокого напряжения или не были столь чувствительны к такому широкому диапазону длин волн. Новый детектор лишён перечисленных выше ограничений и способен стать основой встраиваемых в смартфоны спектрометров лабораторного класса.

«Спектрометры — важнейшие инструменты, которые помогают нам понять химические и физические свойства различных материалов на основе того, как меняется свет при взаимодействии с этими материалами, — говорит Брендан О’Коннор (Brendan O’Connor), автор статьи об этой работе и профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии в Университете штата Северная Каролина. — Они используются в самых разных областях — от производства до биомедицинской диагностики. Однако самые маленькие спектрометры на рынке всё ещё довольно громоздкие».

Созданный учёными детектор чувствителен к длинам световых волн от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного, включая, конечно же, видимый свет. Причём эта чувствительность регулируется простым изменением напряжения на детекторе. Весь доступный датчику спектральный диапазон проходит примерно за одну миллисекунду. Снятие спектра будет мгновенным для пользователя: взял капельку крови из пальца и тут же получил её развёрнутый анализ. Все расчёты будет делать приложение, пользователю будет предоставлен отчёт в понятном каждому виде.

«Мы создали спектрометр, который работает быстро, при низком напряжении и чувствителен к широкому спектру света, — говорит О’Коннор. — Наш демонстрационный прототип занимает всего несколько квадратных миллиметров — он поместится в вашем телефоне. При желании его можно сделать размером с пиксель».

В случае успеха это революционное устройство заменит громоздкие традиционные спектрометры и если оно появится в смартфонах, то предоставит любому желающему мощные инструменты для анализа материалов, биомедицинской диагностики и многого другого — прямо у вас в кармане.

Изобретение учёных из Техасского университета позволит превратить любой смартфон в прибор для точного анализа молекулярного состава продуктов питания, веществ, лекарств и биопрепаратов. Это революционизирует множество отраслей и даже жизнь обычных граждан. Поход в лес за грибами перестанет быть русской рулеткой — карманный спектрометр всё разложит по полочкам.

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Пять причин полюбить HONOR X8c

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

Источник изображения: Texas A&M University Engineering

Патент на изобретение принадлежит профессору кафедры электротехники и вычислительной техники Техасского университета A & M, доктору Питеру Рентцепису (Peter Rentzepis). Вместе с младшими коллегами он разработал компактную установку по превращению смартфона в рамановский спектрометр. Анализируемый образец подсвечивается полупроводниковым лазерным диодом через систему линз, а рассеянный образцом свет проходит сквозь дифракционную решётку и фиксируется камерой смартфона. В этом суть рамановской спектроскопии — в определении пиков и спадов комбинационного рассеивания фонов при освещении образцов.

Полученные смартфоном данные сравниваются с базой образцов, в результате чего пользователь получает ответ, образец чего он только что проанализировал. В теории комплект для анализа можно будет носить в кармане, хотя прототип пока далёк от этого и помещается на небольшом участке лабораторного стола. Каждый наверняка найдёт массу применений подобному комплекту от определения качества продуктов до хобби и работы. Поэтому остаётся только пожелать скорейшего воплощения разработки в коммерческое устройство.