Các nhà nghiên cứu tại Đại học North Carolina (NC State) đã đạt được một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực phân tích hóa học với sự ra đời của 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 quan trọng trong việc nghiên cứu cách vật liệu tương tác với ánh sáng, giúp xác định các tính chất hóa học và vật lý của chúng. Ứng dụng của nó rất rộng rãi, từ chẩn đoán y tế, giám sát môi trường, thám hiểm không gian đến kiểm soát chất lượng sản xuất. Nhóm nghiên cứu tại NC State, dẫn đầu bởi Brendan O’Connor, giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ, đã thành công trong việc tạo ra một nguyên mẫu quang phổ kế có khả năng phát hiện ánh sáng 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 thay đổi tùy thuộc vào điện áp áp dụng. Quá trình phân tích diễn ra khi cảm biến quét qua điện áp dưới một volt và ghi lại phản ứng của cảm biến. Dữ liệu này sau đó được sử dụng để tái tạo toàn bộ quang phổ ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua vật liệu. Đáng chú ý là quá trình này diễn ra 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 đã chứng minh độ chính xác tương đương với những quang phổ kế thông thường hiện nay. Hơn nữa, nó cũng đạt được độ nhạy sánh ngang với cảm biến quang thương mại có sẵn trên thị trường. Theo Brendan O’Connor, đây là bước tiến đầu tiên hướng tới việc thương mại hóa sản phẩm này.
Mục tiêu dài hạn của nhóm nghiên cứu là đưa quang phổ kế vào thị trường tiêu dùng, giúp người dùng có thể thực hiện các phân tích hóa học phức tạp một cách dễ dàng. Kích thước nhỏ gọn và nhu cầu năng lượng thấp của công nghệ mới này làm cho nó trở nên khả thi để tích hợp vào điện thoại thông minh và các thiết bị cầm tay khác. Điều này mở ra nhiều ứng dụng thú vị, từ chẩn đoán sức khỏe tại nhà đến kiểm tra chất lượng thực phẩm và nước.
Nhìn chung, sự ra đời của quang phổ kế siêu nhỏ này đại diện cho một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực phân tích hóa học và công nghệ cảm biến. Với tiềm năng được tích hợp vào các thiết bị di động, công nghệ này có thể mang lại những cơ hội mới cho nhiều ngành nghề và trong cuộc sống hàng ngày.