L’estrema miniaturizzazione dei rivelatori a infrarossi è fondamentale per la loro integrazione nell’elettronica di consumo di prossima generazione, negli indossabili e nei satelliti ultrapiatti.
Finora, infatti, i rivelatori IR si erano affidati a materiali e tecnologie ingombranti (e costosi).
Un team di scienziati guidati da Ivan Shorubalko, ricercatore dell’EMPA in Svizzera, è ora riuscito a sviluppare un processo di miniaturizzazione economicamente vantaggioso per gli spettrometri a raggi infrarossi basati su un fotorivelatore a punti quantici, che può essere integrato in un singolo chip, come viene riportato in un articolo sulla rivista “Nature Photonics”.

Una meraviglia di telescopio in un universo di meraviglie

Alimenti, sostanze chimiche pericolose, inquinamento e farmaci sotto controllo

La miniaturizzazione degli spettrometri a infrarossi ne consentirà un uso più ampio nell’elettronica di consumo, come gli smartphone che consentono il controllo degli alimenti, il rilevamento di sostanze chimiche pericolose, il monitoraggio dell’inquinamento atmosferico e l’elettronica indossabile.
Possono essere utilizzati per il rilevamento rapido e semplice di alcune sostanze chimiche senza l’utilizzo di apparecchiature di laboratorio.
Inoltre, possono essere utili per il rilevamento di farmaci e sostanze medicali contraffatte e dei gas serra, come il metano e la CO2.

Verso la comunicazione dati “quantistica” per entanglement

Il tellururo di mercurio (Hg Te) compatibile con i semiconduttori complementari

Un team di scienziati dei Laboratori Federali Svizzeri per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali (EMPA) di San Gallo, Thun e Dübendorf, dei Politecnici Federali di Zurigo (ETH) e Losanna (EPFL), dell’Università di Salamanca, in Spagna, dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), con sede a Parigi, e dell’Università di Basilea ha ora realizzato uno spettrometro miniaturizzato a guida d’onda a trasformata di Fourier che incorpora un fotorivelatore a lunghezza d’onda inferiore come sensore di luce, costituito da un punto quantico colloidale di tellururo di mercurio (Hg Te) e compatibile con la tecnologia dei semiconduttori complementari a ossido di metallo (CMOS), come descritto in una pubblicazione.

È la diagnosi in volo la chiave per la sicurezza degli aerei

Effetti straordinari sugli spettrometri di vario tipo: dai biosensori alle telecamere

Lo spettrometro risultante presenta un’ampia larghezza di banda spettrale e una risoluzione moderata di 50 cm-1, con un volume totale dello spettrometro attivo inferiore a 100 μm × 100 μm × 100 μm.
Questo design ultracompatto dello spettrometro consente l’integrazione di strumenti di misura ottico-analitici nell’elettronica di consumo e nei dispositivi spaziali.
“L’integrazione monolitica di fotorivelatori IR di lunghezza inferiore alla lunghezza d’onda ha un effetto straordinario sulla scalabilità degli spettrometri a guida d’onda a trasformata di Fourier”, afferma Ivan Shorubalko, ricercatore dell’EMPA.
“Ma questo può essere di grande interesse anche per gli spettrometri Raman miniaturizzati, i biosensori e i dispositivi lab-on-a-chip, nonché per lo sviluppo di telecamere iperspettrali istantanee ad alta risoluzione”.

LaMDA, Google e le virtù di una… “professoressa tascabile”