Un « laboratoire sur une puce » : Des scientifiques inventent un outil nouveau et amélioré pour mesurer la lumière


L’invention pourrait avoir des applications dans tous les domaines, des caméras de smartphones à la surveillance de l’environnement.

Un spectromètre ultra-mince. Oregon State University

Selon un communiqué de presse de l’Oregon State University (OSU) publié le 20 octobre, des scientifiques et des chercheurs en matériaux ont inventé un nouvel outil amélioré, un “laboratoire sur une puce”, pour mesurer la lumière.

Un dispositif ultra-fin

Le nouvel outil consiste en un spectromètre ultra-mince qui tient sur une micro-puce et qui fonctionne grâce à l’intelligence artificielle. Il pourrait maintenant conduire à des améliorations dans tous les domaines, des caméras de smartphones à la surveillance de l’environnement.

“Nous avons démontré une façon de construire des spectromètres beaucoup plus miniatures que ce qui est généralement utilisé aujourd’hui”, a déclaré Ethan Minot, professeur de physique à l’OSU College of Science.

“Les spectromètres mesurent l’intensité de la lumière à différentes longueurs d’onde et sont très utiles dans de nombreuses industries et dans tous les domaines scientifiques pour identifier des échantillons et caractériser des matériaux.”

Le nouveau dispositif pourrait tenir sur “l’extrémité d’un cheveu humain”, a expliqué M. Minot, ce qui le rend bien meilleur que les spectromètres traditionnels qui nécessitent des composants optiques et mécaniques encombrants.

“Notre spectromètre ne nécessite pas l’assemblage de composants optiques et mécaniques distincts ou de conceptions de réseaux pour disperser et filtrer la lumière”, a déclaré Hoon Hahn Yoon, de l’Université Aalto, qui a dirigé l’étude.

“De plus, il peut atteindre une haute résolution comparable à celle des systèmes de table, mais dans un boîtier beaucoup plus petit.”

En ce qui concerne les couleurs de lumière qu’il peut absorber, le dispositif est contrôlable électriquement à 100 %, ce qui le rend évolutif et adapté à une utilisation généralisée, ont expliqué les chercheurs.

“L’intégrer directement dans des appareils portables tels que les smartphones et les drones pourrait faire progresser notre vie quotidienne”, a déclaré Yoon. “Imaginez que la prochaine génération de caméras de nos smartphones puisse être des caméras hyperspectrales.”

Ouvrir des possibilités

Ces caméras avancées pourraient également permettre l’imagerie et l’analyse infrarouge.

“Il est passionnant que notre spectromètre ouvre des possibilités pour toutes sortes de nouveaux gadgets et instruments de tous les jours pour faire de nouvelles sciences également”, a déclaré Minot.

Actuellement, les spectromètres sont déjà testés en médecine pour leur capacité à identifier la différence entre les tumeurs et les tissus sains, car ils peuvent facilement détecter des changements subtils dans les tissus.

Dans le cadre de la surveillance de l’environnement, les spectromètres ont la capacité de détecter exactement le type de pollution présent dans l’air, l’eau ou le sol, ainsi que sa quantité.

“Ce serait bien d’avoir des spectromètres portables et peu coûteux qui feraient ce travail pour nous”, a déclaré M. Minot. “Et dans le cadre de l’éducation, l’enseignement pratique des concepts scientifiques serait plus efficace avec des spectromètres peu coûteux et compacts.”

Mais ce n’est pas tout. Le nouvel outil peut être utilisé dans d’autres travaux scientifiques de plus grande envergure.

“Si vous vous intéressez à l’astronomie, vous pourriez être intéressé par la mesure du spectre de la lumière que vous recueillez avec votre télescope et par l’identification d’une étoile ou d’une planète grâce à ces informations”, a-t-il déclaré. “Si la géologie est votre hobby, vous pourriez identifier des pierres précieuses en mesurant le spectre de la lumière qu’elles absorbent.”

M. Minot pense qu’à mesure que les travaux sur les semi-conducteurs bidimensionnels progressent, “nous découvrirons rapidement de nouvelles façons d’utiliser leurs nouvelles propriétés optiques et électroniques”, d’autant plus que la recherche sur ces outils ne dure que depuis une douzaine d’années.

“C’est vraiment passionnant”, a déclaré M. Minot. “Je pense que nous allons continuer à faire des percées intéressantes en étudiant les semi-conducteurs bidimensionnels.”

Lire aussi : Une nouvelle puce transmet un débit record de 1,84 pétabits de données par seconde

Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche


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