חיישן ספקטרלי מזערי יכול לחולל מהפכה במכשירים יומיומיים

This post is also available in: English (אנגלית)

בפריצת דרך שיכולה לעצב מחדש תעשיות מרובות, חוקרים באוניברסיטת אלטו בפינלנד פיתחו חיישן ספקטרלי מיניאטורי המסוגל לזהות חומרים על ידי ניתוח התגובה שלהם עם אור. שלא כמו מערכות מסורתיות, שהן גדולות ויקרות, המכשיר החדש הזה קומפקטי, חסכוני ובעל יכולת פוטנציאלית להיות משולב במוצרי אלקטרוניקה כמו סמארטפונים ומכשירים לבישים, על פי TechXplore.

חישה ספקטרלית שינתה את כללי המשחק בתחומים כמו נהיגה אוטונומית, איסוף מודיעין צבאי, זיהוי כימיקלים ואבחון רפואי. עם זאת, הטכנולוגיה בדרך כלל הוגבלה לשימוש במעבדות בשל הגודל הגדול והעלויות הגבוהות של הציוד. צוות המחקר הפיני, בראשות פרופ' Zhipei Sun, מצא דרך לכווץ כלי רב עוצמה זה לכדי צורה קטנה וניידת. החיישן משתמש באלגוריתם מתקדם כדי לזהות חתימות אור שאינן נראות לעין האנושית, ומספק דיוק דומה לחיישנים קונבנציונליים וגדולים בהרבה.

מה שבולט במכשיר הזה הוא השיטה שלו לסיווג ספקטרלי. במקום להסתמך על רכיבים אופטיים מסורתיים כמו מנסרות או סריגים, החיישן החדש משתמש בתגובות חשמליות לאור, מה שמפשט את העיצוב שלו ומאפשר לו להיות משולב במכשירים קטנים יותר. האלגוריתם עליו מתבסס החיישן "מאומן" באמצעות חשיפה לאורכי גל שונים, המסייעים לו לייצר חתימות חשמליות ייחודיות, או "טביעות אצבעות", לחומרים שונים. המכשיר כבר הוכיח את היכולת שלו לזהות חומרים שונים, כולל צבעים אורגניים, מתכות, מוליכים למחצה ועוד, בהתבסס על הזוהר שלהם, על פי TechXplore.

המכשיר הוא קטן מאוד – רק 5 מיקרומטר על 5 מיקרומטר – מה שהופך אותו לקטן פי 200 מאשר רוחב של שיער אדם. למרות גודלו, הוא יכול לזהות במדויק אורכי גל של אור בדיוק מרשים של כ-0.2 ננומטר, מה שמאפשר לו להבחין בין אלפי צבעים.

הצוות שעומד מאחורי החדשנות הזו מקווה שבעתיד הקרוב, החיישן המיניאטורי הזה יוכל להביא את הכוח של ניתוח ספקטרלי מתקדם למכשירים היומיומיים. משיפור בדיקות בטיחות מזון ועד סיוע לניווט ברכב אוטונומי, לטכנולוגיה זו יש פוטנציאל להשפיע באופן משמעותי על תחומים רבים על ידי הפיכת ספקטרוסקופיה מתקדמת לנגישה וניידת יותר.

המחקר פורסם בכתב העת Science Advances