Một máy dò cho cả ngàn màu sắc

Các quang phổ kế được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và nghiên cứu để dò và phân tích ánh sáng. Chúng đo đạc phổ ánh sáng – cường độ và các bước sóng khác nhau, giống như màu sắc trong một cái cầu vồng – và là một công cụ thiết yếu cho nhận diện và phân tích các màu và vật liệu.

Các quang phổ kế nhỏ gọn tích hợp trên con chip có thể đem lại lợi ích to lớn với nhiều công nghệ khác nhau, bao gồm các nền tảng kiểm tra chất lượng, cảm biến an ninh, các thiết bị phân tích y sinh, các hệ thống chăm sóc sức khỏe, các công cụ giám sát môi trường và kính viễn vọng không gian.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà nghiên cứu tại trường đại học Aalto dẫn dắt đã phát triển các quang phổ kế siêu nhạy với độ chính xác bước sóng cao, độ phân giải phổ cao và chiều rộng dải tần vận hành trên phạm vi rộng bằng việc sử dụng duy nhất một máy dò có kích thước vi chip.

Nghiên cứu đằn sau máy quang phổ siêu nhỏ mới này đã được xuất bản trên tạp chí Science.

“Quang phổ kế máy dò của chúng tôi là một thiết bị ‘nhiều trong một’. Chúng tôi thiết kế ‘phòng thí nghiệm quang điện tử trên con chip’ này với trí tuệ nhân tạo thay thế phần cứng thông thường, như các thành phần cơ và quang. Do đó, quang phổ kế tính toán của chúng tôi không cần đến các thành phần có kích thước lớn riêng biệt hay các thiết kế dãy để tán sắc và lọc ánh sáng nữa. Nó có thể đạt tới độ phân giải cao có thể so với các hệ có kích thước lớn và không thể thu nhỏ hơn”, Hoon Hahn Yoon, một postdoc cho biết.

“Với quang phổ kế của mình, chúng tôi có thể đo đạc cường độ ánh sáng tại từng bước sóng vượt quá cả phổ khả kiến bằng việc sử dụng một thiết bị có thể đặt gọn trên đầu ngón tay. Thiết bị này có thể kiểm soát về điện năng, vì vậy có tiềm năng vô cùng lớn cho việc tích hợp và thay đổi kích cỡ. Sự tích hợp nó vào một thiết bị mang theo người như điện thoại thông minh và hay xách tay như các drone có thể đem lại nhiều lợi ích cho cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Hãy tương tượng là thế hệ tiếp theo của các camera điện thoại của chúng ta có thể là các camera siêu phổ vượt trội camera thông thường về màu sắc”, anh cho biết thêm.

Thu nhỏ kích cỡ của các quang phổ kế tính toán là điều thiết yếu để sử dụng chúng trong những con chip và các ứng dụng cấy ghép. Giáo sư Zhipei Sun, người dẫn dắt nhóm nghiên cứu, nói, “Các quang phổ kế thông thường hiện có kích thước lớn bởi vì chúng cần các thành phần cơ và quang, vì vậy các ứng dụng trên con chip vô cùng giới hạn. Có một nhu cầu đang xuất hiện trong lĩnh vực này là cải thiện các quang phổ kế về hiệu suất và tính khả dụng. Từ quan điểm này, các quang phổ kế tối giản hết sức quan trọng để đem đến hiệu suất cao và những chức năng mới trong tất cả các lĩnh vực khoa học và công nghiệp”.

Giáo sư Pertti Hakonen, một thành viên chính của nhóm nghiên cứu này, cho biết thêm “Phần Lan và chính Aalto đã đầu tư vào nghiên cứu quang tử trong những năm gần đây, ví dụ như có những hỗ trợ rất lớn từ Trung tâm nghiên cứu xuất sắc về công nghệ lượng tử của Viện Hàn lâm Khoa học Phần Lan, sáng kiến Nghiên cứu và đổi mới quang tử, InstituteQ, và Cơ sở hạ tầng Otanano. Quang phổ kế của chúng tôi là một bằng chứng rõ ràng về thành công của những nỗ lực hợp tác đó. Tôi tin là với những cái thiện hơn nữa về độ phân giải và hiệu quả, các quang phổ kế này có thể là những công cụ mới cho các bộ xử lý thông tin lượng tử trong tương lai”.

Thanh Hương tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2022-10-hidden-visual-all-in-one-detector-thousands.html

https://www.miragenews.com/all-in-one-detector-for-thousands-of-colors-879090/