Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học North Carolina (NC State) đã đạt được bước tiến quan trọng trong việc phát triển công nghệ phân tích hóa học tiên tiến, cho phép các thiết bị nhỏ gọn như điện thoại thông minh có khả năng phân tích quang phổ. Điều này có thể mở ra nhiều ứng dụng trong tương lai, từ chẩn đoán y tế, giám sát môi trường đến thám hiểm không gian và kiểm soát chất lượng sản xuất.
Quang phổ kế là một công cụ quan trọng trong việc phân tích cách vật liệu tương tác với ánh sáng, giúp xác định tính chất hóa học và vật lý của chúng. Tuy nhiên, các thiết bị này thường có kích thước lớn và yêu cầu thiết kế quang học phức tạp. Nhóm nghiên cứu tại NC State đã tạo ra một nguyên mẫu quang phổ kế mới có kích thước chỉ vài milimét vuông, đủ nhỏ để đặt trên điện thoại hoặc bộ cảm biến. Thiết bị này có khả năng phát hiện ánh sáng từ quang phổ cực tím đến cận hồng ngoại.
Để đạt được kết quả này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng cảm biến quang được thiết kế đặc biệt có độ nhạy thay đổi tùy theo điện áp áp dụng. Bằng cách quét qua điện áp dưới một volt và ghi lại phản ứng của cảm biến, các nhà nghiên cứu có thể tính toán để tái tạo toàn bộ quang phổ ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua vật liệu. Quá trình này diễn ra trong chưa đầy một phần nghìn giây, không đòi hỏi thiết kế quang học phức tạp hoặc đầu vào điện áp cao.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nguyên mẫu đã chứng minh độ chính xác tương đương những quang phổ kế thông thường. Nó cũng đạt độ nhạy sánh ngang với cảm biến quang thương mại có sẵn. Brendan O’Connor, giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại NC State, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết đây là bước tiến đầu tiên hướng tới sản phẩm thương mại.
Về lâu dài, mục tiêu của nhóm nghiên cứu là đưa quang phổ kế ra thị trường tiêu dùng. Kích thước và nhu cầu năng lượng của công nghệ mới này làm cho nó khả thi để tích hợp vào điện thoại thông minh, khiến một số ứng dụng thú vị trở nên khả thi. Điều này có thể mở ra nhiều cơ hội mới cho việc áp dụng công nghệ phân tích hóa học tiên tiến trong nhiều lĩnh vực khác nhau.