Các nhà nghiên cứu tại Đại học North Carolina (NC State) đã đạt được bước tiến quan trọng trong lĩnh vực phân tích hóa học với việc phát triển một quang phổ kế siêu nhỏ. Thiết bị này có kích thước chỉ vài milimét vuông, đủ nhỏ để được tích hợp vào điện thoại thông minh và các thiết bị nhỏ gọn khác, mở ra khả năng phân tích hóa học tiên tiến ở bất cứ đâu.
Quang phổ kế là một công cụ không thể thiếu trong việc nghiên cứu cách vật liệu tương tác với ánh sáng, từ đó giúp xác định các tính chất hóa học và vật lý của chúng. Ứng dụng của quang phổ kế rất rộng rãi, bao gồm chẩn đoán y tế, giám sát môi trường, thám hiểm không gian và kiểm soát chất lượng sản xuất. Với kích thước siêu nhỏ và khả năng hoạt động hiệu quả, quang phổ kế mới này có thể mang lại những cơ hội mới cho nhiều lĩnh vực.
Nhóm nghiên cứu tại NC State đã thành công trong việc tạo ra nguyên mẫu quang phổ kế có khả năng phát hiện ánh sáng trong phạm vi từ quang phổ cực tím đến cận hồng ngoại. Thiết bị này hoạt động dựa trên cảm biến quang được thiết kế đặc biệt, có độ nhạy có thể 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 tái tạo toàn bộ quang phổ của ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua vật liệu. Quá trình này diễn ra nhanh chóng, trong chưa đầy một phần nghìn giây, mà không cần thiết kế quang học phức tạp hoặc đầu vào điện áp cao.
Trong các thử nghiệm tại phòng thí nghiệm, nguyên mẫu quang phổ kế siêu nhỏ đã chứng minh độ chính xác tương đương với các quang phổ kế thông thường hiện có. Đồng thời, nó cũng đạt được độ nhạy tương đương với cảm biến quang thương mại hiện nay. Brendan O’Connor, giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại NC State và trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết đây là bước tiến đầu tiên quan trọng hướng tới việc thương mại hóa sản phẩm.
Ông O’Connor cũng bày tỏ hy vọng rằng trong lâu dài, mục tiêu của nhóm là đưa quang phổ kế vào thị trường tiêu dùng. Với kích thước nhỏ gọn và nhu cầu năng lượng thấp, công nghệ mới này hoàn toàn có khả năng được tích hợp vào điện thoại thông minh và các thiết bị cầm tay khác. Điều này có thể mở ra nhiều ứng dụng thú vị và tiện ích trong tương lai, giúp người dùng có thể thực hiện các phân tích hóa học phức tạp một cách dễ dàng và thuận tiện.
Trước những triển vọng tích cực của công nghệ này, việc tiếp tục phát triển và hoàn thiện quang phổ kế siêu nhỏ sẽ là chìa khóa để mở rộng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Nếu thành công, công nghệ này không chỉ đem lại lợi ích về mặt khoa học mà còn có thể tác động tích cực đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta.