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Dispositivo económico basado en chips que puede transformar la espectrometría – Calendae

Hola y mil gracias por leerme. Te habla Jordi Oriol y esta vez te voy a contar sobre Dispositivo económico basado en chips que puede transformar la espectrometría – Calendae

Espectrómetros – dispositivos que distinguen diferentes longitudes de onda de luz y se utilizan para determinar la composición química de todo, desde materiales de laboratorio hasta estrellas distantes – son dispositivos grandes con etiquetas de precio de seis dígitos y tienden a encontrarse en grandes laboratorios o observadores académicos e industriales.

Un nuevo avance de los investigadores del MIT podría hacer posible producir pequeños espectrómetros tan precisos y potentes, pero que podrían producirse en masa utilizando procesos estándar de fabricación de chips. Este enfoque podría abrir nuevos usos para la espectrometría que anteriormente hubieran sido física y financieramente imposibles.

La invención se describe hoy en la revista. Comunicaciones de la naturaleza, en un artículo de MIT el profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales Juejun Hu, el estudiante de doctorado Derek Kita, el asistente de investigación Brando Miranda y otros cinco.

Los investigadores dicen que este nuevo enfoque para construir espectrómetros en un chip podría proporcionar importantes beneficios en términos de rendimiento, tamaño, peso y consumo de energía sobre las herramientas actuales.

Otros grupos han intentado fabricar espectrómetros basados ​​en chips, pero existe un desafío intrínseco: la capacidad de un dispositivo para dispersar la luz en función de su longitud de onda, utilizando cualquier sistema óptico convencional, depende en gran medida del tamaño del dispositivo. Hu dice:

Si lo reduce, el rendimiento se deteriora,

Otro tipo de espectrómetro utiliza un enfoque matemático llamado transformada de Fourier. Pero estos dispositivos todavía están limitados por la misma restricción de tamaño: las trayectorias ópticas largas son esenciales para un alto rendimiento. Debido a que los dispositivos de alto rendimiento requieren trayectos ópticos largos y ajustables, los espectrómetros en miniatura han sido tradicionalmente inferiores a sus homólogos de sobremesa.

En cambio, «utilizamos una técnica diferente», dice Kita. Su sistema se basa en interruptores ópticos, que pueden girar instantáneamente un haz de luz entre diferentes trayectorias ópticas, que pueden ser de diferentes longitudes. Estos interruptores ópticos totalmente electrónicos eliminan la necesidad de espejos móviles, necesarios en las versiones actuales, y se pueden fabricar fácilmente utilizando tecnología de fabricación de chips estándar.

Al eliminar las partes móviles, dice Kita,

hay una gran ventaja en términos de robustez. Podría dejarlo caer de la mesa sin causar ningún daño.

Usando longitudes de ruta en incrementos de potencia de dos, estas longitudes se pueden combinar de diferentes maneras para replicar un número exponencial de longitudes discretas, lo que conduce a una resolución espectral potencial que aumenta exponencialmente con el número de conmutadores ópticos en el chip. Es el mismo principio que permite que una balanza mida con precisión una amplia gama de pesos combinando solo una pequeña cantidad de pesos estándar.

Como prueba de concepto, los investigadores contrataron un servicio de fabricación de semiconductores estándar de la industria para construir un dispositivo con seis interruptores secuenciales, produciendo 64 canales espectrales, con capacidad de procesamiento incorporada para controlar el dispositivo y procesar su salida. Al expandirse a 10 conmutadores, la resolución aumentaría a 1024 canales. Diseñaron el dispositivo como una unidad plug-and-play que podría integrarse fácilmente con las redes ópticas existentes.

Lee mas: news.mit.edu

de David L. Chandler | Oficina de noticias del MIT

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