Espectrômetro de infravermelho compacto

Os telefones celulares podem fazer quase tudo. Com esses dispositivos, pode até ser possível verificar o teor alcoólico de uma cerveja ou o quão madura está uma fruta. Os espectrômetros infravermelhos usados ​​hoje para análises químicas geralmente pesam vários quilos e são difíceis de integrar em um dispositivo portátil.

Foi desenvolvido um chip de cerca de 2 centímetros quadrados que pode ser usado para analisar a luz infravermelha da mesma forma que um espectrômetro convencional, que divide a luz incidente em dois caminhos antes de refleti-la em dois espelhos. Os feixes de luz refletidos são recombinados e medidos com um fotodetector. Mover um dos espelhos cria um padrão de interferência que pode ser usado para determinar a proporção de diferentes comprimentos de onda no sinal de entrada. Como as substâncias químicas criam lacunas características no espectro infravermelho, os cientistas podem usar os padrões resultantes para identificar quais substâncias ocorrem na amostra de teste e em qual concentração.

Este mesmo princípio está por trás do novo mini-espectrômetro; porém, no novo aparelho, a luz incidente não é mais analisada com o auxílio de espelhos móveis. Em vez disso, utiliza guias de ondas especiais com um índice de refração óptico que pode ser ajustado externamente por meio de um campo elétrico. A variação do índice de refração tem um efeito semelhante ao que ocorre quando os espelhos são movidos, permitindo a dispersão do espectro da luz incidente da mesma forma.

Dependendo de como o guia de ondas está configurado, os pesquisadores podem examinar diferentes partes do espectro de luz. Em contraste com outros espectrômetros integrados que podem cobrir apenas uma faixa estreita do espectro de luz, o novo dispositivo pode analisar facilmente uma ampla seção do espectro. O espectrômetro deve ser calibrado apenas uma vez, em comparação com os dispositivos convencionais que precisam de recalibração repetida e, por não conter partes móveis, requer menos manutenção.

Os pesquisadores empregaram um material que também é usado como modulador na indústria de telecomunicações. Este material tem muitas propriedades positivas, mas como guia de ondas, confina a luz ao interior. Isso não é o ideal, pois uma medição só é possível se parte da luz guiada puder sair. Por esse motivo, os pesquisadores anexaram delicadas estruturas metálicas aos guias de ondas que espalham a luz para fora do dispositivo.