دانشمندان ابزاری قدرتمند و بسیار کوچک از نیمه رساناهای دو بعدی ساخته اند که راه را برای استفاده گسترده از طیف سنج های قابل حمل باز می کند.
به گزارش تکناک، محققان در زمینه طیف سنجی نوری ابزار بهتری برای اندازه گیری نور ساخته اند که عملکرد دوربین گوشی های هوشمند و نظارت بر محیط زیست را بهبود می بخشد.
این تحقیق که توسط دانشگاه آلتو فنلاند رهبری می‌شود، یک طیف‌سنج قدرتمند و فوق‌العاده کوچک ایجاد کرد که بر روی یک ریزتراشه قرار می‌گیرد و توسط هوش مصنوعی اداره می‌شود. تحقیقات آنها اخیراً در مجله Science منتشر شده است.
در این مطالعه از کلاس نسبتاً جدیدی از مواد فوق نازک به نام نیمه رساناهای دو بعدی استفاده شد و نتیجه این تحقیق اثبات مفهوم برای طیف سنج است که می تواند به راحتی در تعدادی از فناوری ها مانند پلتفرم های بازرسی کیفیت، حسگرهای امنیتی، زیست پزشکی، تحلیلگرها و تلسکوپ های فضایی استفاده شود.
اتان مینوت، استاد فیزیک در کالج علوم دانشگاه ایالتی اورگان که روی این مطالعه کار می‌کرد، گفت: ما راهی برای ساختن طیف‌سنج‌ها یافتیم که میتوانیم آنها را بسیار کوچک‌تر از آنچه معمولاً امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، بسازیم.
طیف‌سنج‌ها قدرت نور را در طول موج‌های مختلف اندازه‌گیری می‌کنند و در بسیاری از صنایع و تقریبا تمامی زمینه‌های علمی برای شناسایی نمونه‌ها و مشخص کردن مواد بسیار مفید هستند.
مینوت ادعا کرد که طیف‌سنج جدید برخلاف طیف‌سنج‌های معمولی که به اجزای نوری و مکانیکی بزرگ نیاز دارند به قدری کوچک است که می‌تواند بر روی انتهای موی انسان قرار بگیرد.
بر اساس مطالعه جدید، اجزای طیف سنج های قدیمی را می توان با مواد نیمه رسانای جدید و هوش مصنوعی جایگزین کرد که به آنها این امکان را می دهد که به شدت از کوچکترین طیف سنج های موجود که درحال حاضر به اندازه یک انگور هستند، نیز کوچک تر شوند.
به گفته محققان، این دستگاه با توجه به رنگ‌های نوری که جذب می‌کند، 100 درصد از نظر الکتریکی قابل کنترل هستند، که به آن پتانسیل زیادی برای مقیاس‌پذیری و قابلیت استفاده گسترده می‌دهد.
یون گفت: به کارگیری مستقیم آن در دستگاه‌های قابل حمل مانند گوشی‌های هوشمند و هواپیماهای بدون سرنشین می‌تواند زندگی روزمره ما را ارتقا دهد. تصور کنید که نسل بعدی دوربین گوشی‌های هوشمند ما می‌تواند دوربین‌های فراطیفی باشند.
این دوربین های ابرطیفی می توانند اطلاعات را نه تنها از طول موج های مرئی دریافت و تجزیه و تحلیل کنند، بلکه امکان تصویربرداری و تجزیه و تحلیل امواج مادون قرمز را نیز دارند.
مینوت گفت: این هیجان‌انگیز است که طیف‌سنج ما فرصت‌هایی را برای انواع ابزارها و وسیله های جدید روزمره در حوزه علوم مختلف ایجاد می‌کند.
میونوت اضافه کرد: برای مثال، در پزشکی، طیف‌سنج‌ها در حال حاضر برای شناسایی تغییرات ظریف در بافت انسانی مانند تفاوت بین تومورها و بافت سالم آزمایش می‌شوند. برای نظارت بر محیط زیست، طیف سنج ها می توانند دقیقاً نوع آلودگی هوا، آب یا زمین و میزان آن را تشخیص دهند.
او همچنین ادامه داد: خوب خواهد بود که طیف‌سنج‌های کم‌هزینه و قابل حمل این کار را برای ما انجام دهند و در محیط آموزشی، یاد دادن مفاهیم عملی با طیف‌سنج‌های ارزان قیمت و فشرده بسیار مؤثرتر خواهد بود.
علاوه بر این کسانی که به نجوم علاقه مند هستند، می توانند طیف نوری را با تلسکوپ خود جمع آوری و اندازه گیری کنند و از این طریق اطلاعات یک ستاره یا سیاره را شناسایی کنند. همچنین افرادی که زمین شناسی سرگرمی آنهاست، می توانند سنگ های قیمتی را با اندازه گیری طیف نوری که جذب می کند شناسایی کنند.
مینوت فکر می کند که با پیشرفت کار با نیمه رساناهای دو بعدی، راه های جدیدی برای استفاده از خواص نوری و الکترونیکی به سرعت در حال کشف خواهد بود.
در حقیقت تحقیقات در مورد نیمه رساناهای دوبعدی تنها برای ده سال است که به طور جدی انجام می شود و با مطالعه گرافن کربنی که در یک شبکه لانه زنبوری به ضخامت یک اتم چیده شده است، شروع شد.
مینوت نتیجه گیری کرد: این واقعاً هیجان انگیز است. من معتقدم که با مطالعه نیمه رساناهای های دو بعدی به پیشرفت های جالبی خواهیم رسید.
