Aprovechar la información visual oculta: Un detector de miles de colores todo en uno

Un nuevo chip de investigadores de la Universidad de Aalto pone la información fotónica al alcance de nuestra mano

27.10.2022 - Finlandia

Los espectrómetros se utilizan ampliamente en la industria y la investigación para detectar y analizar la luz. Los espectrómetros miden el espectro de la luz -su intensidad en diferentes longitudes de onda, como los colores del arco iris- y son una herramienta esencial para identificar y analizar muestras y materiales. Los espectrómetros integrados en el chip serían de gran utilidad para diversas tecnologías, como plataformas de inspección de calidad, sensores de seguridad, analizadores biomédicos, sistemas sanitarios, herramientas de control medioambiental y telescopios espaciales.

Un equipo de investigación internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Aalto ha desarrollado espectrómetros de alta sensibilidad con una gran precisión de longitud de onda, una alta resolución espectral y un amplio ancho de banda de funcionamiento, utilizando sólo un detector del tamaño de un microchip. La investigación en la que se basa este nuevo espectrómetro ultra-miniaturizado se ha publicado en la revista Science.

Nuestro espectrómetro de un solo detector es un dispositivo todo en uno. Hemos diseñado este laboratorio optoelectrónico en un chip con inteligencia artificial que sustituye al hardware convencional, como los componentes ópticos y mecánicos. Por tanto, nuestro espectrómetro computacional no requiere componentes voluminosos ni diseños de conjuntos para dispersar y filtrar la luz. Es capaz de alcanzar una alta resolución comparable a la de los sistemas de sobremesa, pero en un paquete mucho más pequeño", afirma el investigador postdoctoral Hoon Hahn Yoon.

Con nuestro espectrómetro, podemos medir la intensidad de la luz en cada longitud de onda más allá del espectro visible utilizando un dispositivo al alcance de la mano". El dispositivo es totalmente controlable eléctricamente, por lo que tiene un enorme potencial de escalabilidad e integración. Integrarlo directamente en dispositivos portátiles como smartphones y drones podría hacer avanzar nuestra vida cotidiana. Imaginemos que la próxima generación de cámaras de nuestros teléfonos inteligentes podría estar equipada con cámaras hiperespectrales que superen a las cámaras en color", añade.

Reducir el tamaño de los espectrómetros computacionales es esencial para su uso en chips y aplicaciones implantables. El profesor Zhipei Sun, director del equipo de investigación, afirma: "Los espectrómetros convencionales son voluminosos porque necesitan componentes ópticos y mecánicos, por lo que sus aplicaciones en chips son limitadas. Existe una demanda emergente en este campo para mejorar el rendimiento y la facilidad de uso de los espectrómetros. Desde este punto de vista, los espectrómetros miniaturizados son muy importantes para ofrecer un alto rendimiento y nuevas funciones en todos los campos de la ciencia y la industria".

El profesor Pertti Hakonen añade que "Finlandia y Aalto han invertido en investigación fotónica en los últimos años. Por ejemplo, ha habido un gran apoyo por parte del Centro de Excelencia de la Academia de Finlandia sobre tecnología cuántica, el buque insignia sobre investigación e innovación fotónica, el InstituteQ y la infraestructura Otanano. Nuestro nuevo espectrómetro es una clara demostración del éxito de estos esfuerzos de colaboración. Creo que con nuevas mejoras en la resolución y la eficiencia, estos espectrómetros podrían proporcionar nuevas herramientas para el procesamiento de la información cuántica".

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