Международная группа исследователей разработала спектрометр среднего инфракрасного диапазона, который меньше диаметра человеческого волоса. Во всем мире наблюдается большой интерес к разработке компактных встроенных спектрометров. Их сфера применения огромна — начиная с обнаружения парниковых газов и заканчивая контролем безопасности беспилотных транспортных средств.

Традиционные спектрометры, которые получают спектральную информацию о свете, громоздки и дороги. Встроенный спектрометр значительно расширит область применения и доступность технологии.

Недавно группа исследователей из США, Израиля и Японии разработала сверхкомпактный спектрометр среднего инфракрасного диапазона. Напомним, длина волны в таком диапазоне составляет от 3 мкм до 50 мкм.

Предоставлено: Йельская школа инженерии и прикладных наук.

В устройстве используется черный фосфор (black phosphorus, BP). Этот материал толщиной около десяти нанометров дает возможность настраивать взаимодействие света и вещества для захвата различных спектральных компонентов. Более того, не менее важную роль в этом спектрометре играет усовершенствованный алгоритм, частично переносящий сложность спектроскопии с аппаратного обеспечения на программное обеспечение.

В отличие от аналогов, система не полагается на такие передовые оптические компоненты, как интерферометры или перестраиваемые инфракрасные лазеры. Это открывает возможность для миниатюризации спектрометров и обеспечит доступную встроенную в кристалл спектроскопию в среднем инфракрасном диапазоне и построение спектральных изображений.

Размер спектрометра составляет 9×16 мкм² — намного меньше, чем поперечное сечение человеческого волоса. Параметры сопоставимы с длиной волны света, которую он измеряет.

Ученые детально описали процесс создания спектрометра в статье для журнала Nature Photonics.