Espectrómetro infrarrojo compacto

Los teléfonos móviles pueden hacer casi cualquier cosa. Con estos dispositivos, incluso podría ser posible determinar el contenido de alcohol de una cerveza o qué tan madura está una fruta. Los espectrómetros de infrarrojos que se utilizan hoy en día para los análisis químicos suelen pesar varios kilogramos y son difíciles de integrar en un dispositivo portátil.

Se desarrolló un chip de unos 2 centímetros cuadrados que se puede utilizar para analizar la luz infrarroja de la misma manera que un espectrómetro convencional, que divide la luz incidente en dos caminos antes de reflejarla en dos espejos. Los haces de luz reflejados se recombinan y miden con un fotodetector. Mover uno de los espejos crea un patrón de interferencia que se puede usar para determinar la proporción de diferentes longitudes de onda en la señal entrante. Debido a que las sustancias químicas crean brechas características en el espectro infrarrojo, los científicos pueden usar los patrones resultantes para identificar qué sustancias se encuentran en la muestra de prueba y en qué concentración.

Este mismo principio está detrás del nuevo mini-espectrómetro; sin embargo, en el nuevo dispositivo, la luz incidente ya no se analiza con la ayuda de espejos móviles. En su lugar, utiliza guías de ondas especiales con un índice de refracción óptico que se puede ajustar externamente a través de un campo eléctrico. Variar el índice de refracción tiene un efecto similar al que ocurre cuando se mueven los espejos, permitiendo la dispersión del espectro de la luz incidente de la misma forma.

Dependiendo de cómo esté configurada la guía de ondas, los investigadores pueden examinar diferentes partes del espectro de luz. A diferencia de otros espectrómetros integrados que pueden cubrir solo un rango estrecho del espectro de luz, el nuevo dispositivo puede analizar fácilmente una amplia sección del espectro. El espectrómetro debe calibrarse solo una vez, en comparación con los dispositivos convencionales que necesitan una recalibración repetida y, debido a que no contiene piezas móviles, requiere menos mantenimiento.

Los investigadores emplearon un material que también se utiliza como modulador en la industria de las telecomunicaciones. Este material tiene muchas propiedades positivas, pero como guía de ondas, confina la luz al interior. Esto es menos que ideal, ya que una medición solo es posible si parte de la luz guiada puede salir. Por este motivo, los investigadores colocaron delicadas estructuras metálicas en las guías de ondas que dispersan la luz hacia el exterior del dispositivo.