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.
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.