Los investigadores han demostrado con éxito un espectrómetro que es órdenes de magnitud más pequeñas que las tecnologías actuales y puede medir con precisión las longitudes de onda de la luz desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. La tecnología permite crear dispositivos de espectroscopía de mano y es prometedor para el desarrollo de dispositivos que incorporan una variedad de los nuevos sensores para servir como espectrómetros de imágenes de próxima generación. Esta foto muestra una serie de células de espectrómetro prototipo de fotodetector orgánico basado en fotodetector. Cada barra de metal es un detector capaz de medir espectros de luz. Crédito: Brendan O’Connor, NC State University
Los investigadores han demostrado con éxito un espectrómetro que es órdenes de magnitud más pequeñas que las tecnologías actuales y puede medir con precisión las longitudes de onda de la luz desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. La tecnología permite crear dispositivos de espectroscopía de mano y es prometedor para el desarrollo de dispositivos que incorporan una variedad de los nuevos sensores para servir como espectrómetros de imágenes de próxima generación.
El papel “Espectrómetro de píxeles individuales basado en un fotodetector orgánico tándem ajustable por sesgo“se publica en el dispositivo de la revista.
“Los espectrómetros son herramientas críticas para ayudarnos a comprender las propiedades químicas y físicas de varios materiales en función de cómo cambia la luz cuando interactúa con esos materiales”, dice Brendan O’Connor, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
“Se utilizan en aplicaciones que van desde la fabricación hasta los diagnósticos biomédicos. Sin embargo, los espectrómetros más pequeños del mercado aún son bastante voluminosos”.
“Hemos creado un espectrómetro que funciona rápidamente, a bajo voltaje, y que es sensible a un amplio espectro de luz”, dice O’Connor. “Nuestro prototipo de demostración tiene solo unos pocos milímetros cuadrados de tamaño: podría encajar en su teléfono. Podría hacerlo tan pequeño como un píxel, si lo desea”.
La tecnología hace uso de un pequeño fotodetector capaz de detectar longitudes de onda de luz después de que la luz interactúa con un material objetivo. Al aplicar diferentes voltajes al fotodetector, puede manipular qué longitudes de onda de luz a las que el fotodetector es más sensible.
“Si aplica rápidamente una gama de voltajes al fotodetector y mide todas las longitudes de onda de luz que se capturan en cada voltaje, tiene suficientes datos para que un programa computacional simple pueda recrear una firma precisa de la luz que está pasando o reflejando el material objetivo”, dice O’Connor. “El rango de voltajes es inferior a un voltio, y todo el proceso puede tener lugar en menos de un milisegundo”.
Los intentos anteriores de crear fotodetectores miniaturizados se han basado en ópticas complejas, utilizaron altos voltajes o no han sido tan sensibles a un rango tan amplio de longitudes de onda.
En las pruebas de prueba de concepto, los investigadores encontraron que su espectrómetro del tamaño de un píxel era tan preciso como un espectrómetro convencional y tenía sensibilidad comparable a los dispositivos de fotodetección comerciales.
“A largo plazo, nuestro objetivo es llevar espectrómetros al mercado de consumo”, dice O’Connor. “El tamaño y la demanda de energía de la tecnología hacen que sea factible incorporar en un teléfono inteligente, y creemos que esto hace posible algunas aplicaciones emocionantes. Desde el punto de vista de la investigación, esto también allana el camino para mejorar el acceso a la espectroscopía de imágenes, la espectroscopía microscópica y otras aplicaciones que serían útiles en el laboratorio”.
El primer autor del artículo es Harry Schrickx, un ex Ph.D. Estudiante en NC State. El documento fue coautor de Abdullah Al Shafe, un ex Ph.D. estudiante en NC State; Caleb Moore, ex universitario en el estado de Carolina del Norte; Yusen Pei, Ph.D. estudiante en NC State; Franky So, el profesor distinguido de ciencia e ingeniería de materiales de Walter e Ida Freeman en NC State; y Michael Kudenov, la familia Distinguida de la Familia John y Catherine Amein de Ingeniería Eléctrica e Informática en NC State.
Más información: Harry M. Schrickx et al, espectrómetro de un solo píxel basado en un fotodetector orgánico en tándem en tunable de sesgo, dispositivo (2025). Doi: 10.1016/j.device.2025.100866
Proporcionado por la Universidad Estatal de Carolina del Norte
Cita: el pequeño espectrómetro mide la luz a través del amplio espectro y se ajusta en un teléfono inteligente (28 de julio, 28 de julio) recuperado el 28 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07 tiny-spectrómetro-broad-spectrum-smartphone.html
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