Genau wie der Tricorder, der von Star TrekSmartphones, die kürzlich von Forschern der Eindhoven University of Technology (TU / e) in den Niederlanden mit einem Mikro-Spektrometer ausgestattet wurden, könnten von den Nutzern genutzt werden, um wichtige Informationen aus der Umgebung zu gewinnen.

Das neues Mikrospektrometer ist klein genug, um in ein Mobiltelefon zu passen, aber präzise genug, um die Qualität der Luft zu erkennen oder die Frische von Lebensmitteln, das Blutzucker- oder Malignitätsniveau eines Tumors usw. zu bestimmen.  

Dieses Mikrospektrometer ist genauso genau wie die Standard-Tischmodelle. Die Entwickler dieser neuen Technologie haben es mit dem Ziel entwickelt, ein Mikrospektrometer zu schaffen, das mit der bestehenden Smartphone-Technologie wie die Kamera integriert werden kann.   

Ein Spektrometer bestimmt die Zusammensetzung eines gegebenen Objekts, indem es das von ihm reflektierte und absorbierte Licht analysiert. Da jede sichtbare Materie definitionsgemäß Licht reflektiert, kann ein Spektrometer verwendet werden, um die Zusammensetzung von praktisch allem zu bestimmen.

Da jedoch herkömmliche Spektrometer das Licht in verschiedene Frequenzen (Infrarot, Ultraviolett, Mikrowelle usw.) aufteilen und jede Frequenz einzeln analysieren müssen, mussten sie große Geräte sein.

Die Forscher von TU / e haben dieses Paradigma geändert, indem sie ein Spektrometer entworfen haben, das nur einen Bruchteil der Größe hat, aber genauso genau ist wie seine größeren Gegenstücke.

Ihr neues Gerät nutzt einen „photonischen Kristallhohlraum“, um Lichtwellen in einem Raum von nur wenigen Mikrometern Breite einzufangen. Um den Nutzen und die Reichweite des Sensors aufzuzeigen, nutzten die Forscher ihn, um Bewegungen zu erfassen und anschließend die Zusammensetzung verschiedener Gase zu bestimmen.

„Ein Spektralsensor auf einem Smartphone ermöglicht es Verbrauchern, Informationen über die Umgebung (Lebensmittel, Luftqualität usw.) zu erhalten, die über die Fähigkeiten der Augen hinausgehen (da diese Spektrometer auch im nahen und mittleren Infrarotbereich arbeiten können) )," sagte Andrea Fiore, Professor für Angewandte Physik an der TU / e, der die Forschung zusammen mit aProfessor für Soziologie Rob van der Heijden.  

Dies würde eine neue Ära für die Fähigkeiten des Smartphones markieren und dem digitalen Taschenmesser ein weiteres Instrument zur Dokumentation und Bereitstellung von Informationen über die Welt, in der wir leben, geben. So wie die Verschmelzung der Kamera mit dem Handy allen Mobiltelefonbenutzern das Gefühl gab Die Fähigkeit, alles zu dokumentieren, was vorkommt, diese Innovation würde es Smartphone-Nutzern ermöglichen, ihre eigene wissenschaftliche Ableitung der Zusammensetzung eines bestimmten Objekts zu machen.      

Fiore geht davon aus, dass die Integration des Sensors in das bestehende Smartphone-Design noch mindestens fünf Jahre dauern wird, da der derzeit abgedeckte Frequenzbereich laut einer Aussage in der Pressemitteilung von TU / e noch zu klein ist. Das Team plant, dem Mikrospektrometer eine Lichtquelle hinzuzufügen, damit es ohne externe Lichtquellen auskommt, und das nachweisbare Spektrum zu erweitern, das derzeit nur einige Prozent des Nahinfrarotspektrums abdeckt, des am häufigsten verwendeten Spektrums.

Zukünftig bestehe das Hauptziel des Teams darin, geeignete Software zu integrieren, um die verfügbaren Daten optimal zu nutzen - Apps, die die Spektralinformationen anhand der verfügbaren Datenbanken interpretieren und dem Benutzer die erforderlichen Informationen zur Verfügung stellen können. "Das fängt schon an."

Die Studie ist veröffentlicht in Nature Communications veröffentlicht .