Tocar información visual oculta: un detector todo en uno para miles de colores

Los espectrómetros se utilizan ampliamente en la industria y la investigación para detectar y analizar la luz. Los espectrómetros miden el espectro de la luz, su fuerza en diferentes longitudes de onda, como los colores de un arcoíris, y son una herramienta esencial para identificar y analizar especímenes y materiales. Los espectrómetros integrados en chip serían de gran beneficio para una variedad de tecnologías, incluidas plataformas de inspección de calidad, sensores de seguridad, analizadores biomédicos, sistemas de atención médica, herramientas de monitoreo ambiental y telescopios espaciales.

Un equipo de investigación internacional dirigido por investigadores de la Universidad Aalto ha desarrollado espectrómetros de alta sensibilidad con alta precisión de longitud de onda, alta resolución espectral y amplio ancho de banda de operación, utilizando solo un detector del tamaño de un microchip. La investigación detrás de este nuevo espectrómetro ultraminiaturizado se publicó hoy en la revista Ciencias.

«Nuestro espectrómetro de detector único es un dispositivo todo en uno. Diseñamos este laboratorio optoelectrónico en un chip con inteligencia artificial que reemplaza el hardware convencional, como componentes ópticos y mecánicos. Por lo tanto, nuestro espectrómetro computacional no requiere componentes voluminosos o diseños de matriz para dispersar y filtrar la luz. Puede lograr una alta resolución comparable a los sistemas de sobremesa, pero en un paquete mucho más pequeño», dice el investigador postdoctoral Hoon Hahn Yoon.

«Con nuestro espectrómetro, podemos medir la intensidad de la luz en cada longitud de onda más allá del espectro visible utilizando un dispositivo al alcance de la mano. El dispositivo es completamente controlable eléctricamente, por lo que tiene un enorme potencial de escalabilidad e integración. Integrarlo directamente en dispositivos portátiles como teléfonos inteligentes y los drones podrían mejorar nuestra vida diaria. Imagine que la próxima generación de cámaras de nuestros teléfonos inteligentes podría estar equipada con cámaras hiperespectrales que superan a las cámaras a color «, agrega.

La reducción de los espectrómetros computacionales es esencial para su uso en chips y aplicaciones implantables. El profesor Zhipei Sun, jefe del equipo de investigación, dice: «Los espectrómetros convencionales son voluminosos porque necesitan componentes ópticos y mecánicos, por lo que sus aplicaciones en chip son limitadas. Existe una demanda emergente en este campo para mejorar el rendimiento y la facilidad de uso de espectrómetros Desde este punto de vista, los espectrómetros miniaturizados son muy importantes para ofrecer un alto rendimiento y nuevas funciones en todos los campos de la ciencia y la industria».

El profesor Pertti Hakonen añade que «Finlandia y Aalto han invertido en investigación fotónica en los últimos años. Por ejemplo, ha habido un gran apoyo del Centro de Excelencia en tecnología cuántica de la Academia de Finlandia, Flagship on Photonics Research and Innovation, InstituteQ y Otanano Infraestructura. Nuestro nuevo espectrómetro es una clara demostración del éxito de estos esfuerzos de colaboración. Creo que con más mejoras en resolución y eficiencia, estos espectrómetros podrían proporcionar nuevas herramientas para el procesamiento de información cuántica».