Spectromètre infrarouge compact

Les téléphones portables peuvent faire presque n'importe quoi. Avec ces appareils, il pourrait même être possible de déterminer la teneur en alcool d'une bière ou la maturité d'un fruit. Les spectromètres infrarouges utilisés aujourd'hui pour les analyses chimiques pèsent généralement plusieurs kilogrammes et sont difficiles à intégrer dans un appareil portatif.

Une puce d'environ 2 centimètres carrés a été développée qui peut être utilisée pour analyser la lumière infrarouge de la même manière qu'un spectromètre conventionnel, qui divise la lumière incidente en deux chemins avant de la réfléchir sur deux miroirs. Les faisceaux lumineux réfléchis sont recombinés et mesurés avec un photodétecteur. Le déplacement de l'un des miroirs crée un motif d'interférence qui peut être utilisé pour déterminer la proportion de différentes longueurs d'onde dans le signal entrant. Étant donné que les substances chimiques créent des lacunes caractéristiques dans le spectre infrarouge, les scientifiques peuvent utiliser les modèles résultants pour identifier les substances présentes dans l'échantillon de test et à quelle concentration.

Ce même principe est à l'origine du nouveau mini-spectromètre; cependant, dans le nouveau dispositif, la lumière incidente n'est plus analysée à l'aide de miroirs mobiles. Au lieu de cela, il utilise des guides d'ondes spéciaux avec un indice de réfraction optique qui peut être ajusté de l'extérieur via un champ électrique. La variation de l'indice de réfraction a un effet similaire à ce qui se passe lorsque les miroirs sont déplacés, permettant la dispersion du spectre de la lumière incidente de la même manière.

Selon la configuration du guide d'ondes, les chercheurs peuvent examiner différentes parties du spectre lumineux. Contrairement à d'autres spectromètres intégrés qui ne peuvent couvrir qu'une plage étroite du spectre lumineux, le nouvel appareil peut facilement analyser une large section du spectre. Le spectromètre ne doit être calibré qu'une seule fois, par rapport aux appareils conventionnels qui nécessitent un recalibrage répété et comme il ne contient aucune pièce mobile, il nécessite moins d'entretien.

Les chercheurs ont utilisé un matériau qui est également utilisé comme modulateur dans l'industrie des télécommunications. Ce matériau a de nombreuses propriétés positives mais en tant que guide d'ondes, il confine la lumière à l'intérieur. Ceci est loin d'être idéal, car une mesure n'est possible que si une partie de la lumière guidée peut s'échapper. Pour cette raison, les chercheurs ont attaché des structures métalliques délicates aux guides d'ondes qui diffusent la lumière vers l'extérieur de l'appareil.