Создан миниатюрный квантовый спектрометр, который можно встраивать прямо в смартфоны или портативные компьютеры - «Наука и технологии»

Спектрометр является одним из наиболее распространенных научных инструментов. Его высокочувствительные сенсоры измеряют различные свойства света, излучаемого или отражаемого от поверхности исследуемого объекта. Анализ получаемых спектральных данных позволяет ученым определить состав материала как чего-либо, лежащего на лабораторном столе, так и состав материала звезды, сияющей далеко в глубинах космоса. Спектрометры в большинстве случаев являются громоздкими установками, которые можно использовать только в лабораторных условиях, но ученые из Массачусетского технологического института создали миниатюрный спектрометр, габариты которого позволяют встроить такое устройство даже в смартфон.

Такой уровень миниатюризации был достигнут за счет использования так называемых квантовых точек, а совмещение всего этого с достаточно немалой вычислительной мощностью современных смартфонов позволит людям производить экспресс-анализ на некоторые виды заболеваний, проводить исследования образцов различных материалов, идентифицировать некоторые виды загрязнений окружающей среды и многое другое.

Спектрометр работает, раскладывая свет, попадающий на его датчик по длинам волн этого света. Самые первые спектрометры использовали примитивные призмы, позволяющие увидеть только картину спектральных линий, а более современные устройства определяют еще и другие характеристики света для каждой отдельной линии, такие, как интенсивность и уровень поляризации.

Как уже упоминалось выше, ключом к миниатюризации спектрометра стали квантовые точки. Это нанокристаллы, состоящие из комбинации различных металлов и других химических элементов. Каждая квантовая точка поглощает свет лишь строго определенной длины волны и эта длина волны зависит как от состава материала, так и от формы и размеров нанокристалла квантовой точки. Когда тонкая пленка с нанесенной на ее поверхность матрицей разных квантовых точек прикладывается к датчику обычной камеры, то алгоритм специального приложения смартфона может расшифровать данные, заключенные в свете, зарегистрированном датчиком камеры. Это, в свою очередь, позволяет вычислить состав материала и некоторые другие свойства объекта, излучившего или отразившего свет.