Usa il tuo smartphone per controllare quanto è pulita l'aria, se il cibo è fresco o se un grumo è maligno. Tutto questo si è avvicinato ulteriormente grazie a un nuovo spettrometro così piccolo da poter essere incorporato facilmente ed economicamente in un telefono cellulare. Il piccolo sensore sviluppato alla TU Eindhoven è preciso quanto i normali modelli da tavolo utilizzati nei laboratori scientifici. I ricercatori presentano la loro invenzione il 20 dicembre sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

spettrometria, l'analisi della luce visibile e invisibile, ha una vasta gamma di applicazioni. Ogni materiale e ogni tessuto ha la propria "impronta" in termini di assorbimento e riflessione della luce, e può quindi essere riconosciuto mediante spettrometria. Ma gli spettrometri precisi sono grandi poiché dividono la luce in diversi colori (frequenze), che vengono poi misurati separatamente. Subito dopo che la luce è divisa, le travi, che hanno frequenze diverse, si sovrappongono ancora l'un l'altro; misurazioni altamente precise possono quindi essere effettuate solo alcune decine di centimetri dopo la spaccatura.

I ricercatori di Eindhoven hanno sviluppato un sensore ingegnoso in grado di effettuare misurazioni così precise in un modo completamente diverso utilizzando una speciale "cavità a cristalli fotonici", una 'trappola' di pochi micrometri in cui la luce cade e non può sfuggire. Questa trappola è contenuta in una membrana, in cui la luce catturata genera una piccola corrente elettrica, e questo viene misurato. dottorato di ricerca lo studente Žarko Zobenica ha realizzato la cavità in modo che sia molto precisa, mantenendo solo un intervallo di frequenza molto piccolo e quindi misurando solo la luce a quella frequenza.

Per poter misurare una gamma di frequenze più ampia, i ricercatori hanno posizionato due delle loro membrane molto vicine una sopra l'altra. Le due membrane si influenzano a vicenda:se la distanza tra loro cambia leggermente, quindi cambia anche la frequenza della luce che il sensore è in grado di rilevare. A tal fine i ricercatori, supervisionato dal professor Andrea Fiore e dal professore associato Rob van der Heijden, incorporato un MEMS (un sistema microelettromeccanico). Questo meccanismo elettromeccanico permette di variare la distanza tra le membrane, e quindi la frequenza misurata. In definitiva, poi, il sensore copre una gamma di lunghezze d'onda di circa trenta nanometri, entro cui lo spettrometro può discernere alcune centinaia di migliaia di frequenze, che è eccezionalmente preciso. Ciò è reso possibile dal fatto che i ricercatori sono in grado di determinare con precisione la distanza tra le membrane a poche decine di femtometri (10 ^-15 metri).

Per dimostrare l'utilità, il gruppo di ricerca ha dimostrato diverse applicazioni, compreso un sensore di gas. Hanno anche realizzato un sensore di movimento estremamente preciso sfruttando in modo intelligente il fatto che la frequenza rilevata cambia ogni volta che le due membrane si muovono l'una rispetto all'altra.

Il professor Fiore prevede che ci vorranno altri cinque anni o più prima che il nuovo spettrometro entri effettivamente in uno smartphone perché la gamma di frequenze coperta è attualmente ancora troppo piccola. Al momento, il sensore copre solo una piccola percentuale dello spettro più comune, il vicino infrarosso. Quindi il suo gruppo lavorerà per estendere lo spettro rilevabile. Integreranno anche un elemento in più con il microspettrometro:una fonte di luce, che renderà il sensore indipendente da fonti esterne.

Data l'enorme ampiezza di applicazioni, ci si aspetta che i microspettrometri alla fine diventino un elemento altrettanto importante dello smartphone quanto la fotocamera. Per esempio, misurare CO2, rilevare il fumo, determinare che medicina hai, misurare la freschezza del cibo, il livello della glicemia, e così via.