MIT phát triển thiết bị laser di động gắn chip, giúp phát hiện hóa chất chính xác chưa từng có, mở ra kỷ nguyên mới trong giám sát môi trường.
MIT phát triển thiết bị laser di động gắn chip, giúp phát hiện hóa chất chính xác chưa từng có, mở ra kỷ nguyên mới trong giám sát môi trường.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa công bố một công nghệ đột phá khi thiết bị laser di động gắn chip có khả năng xác định hóa chất gần như ngay lập tức với độ chính xác chưa từng có.
Công trình này được đăng trên tạp chí Light: Science & Applications ngày 19.8 (theo giờ địa phương), hứa hẹn sẽ thay đổi cách thức giám sát môi trường và đảm bảo an toàn công nghiệp.
Khác với các máy quang phổ truyền thống vốn cồng kềnh, thiết bị mới tích hợp tất cả thành phần cần thiết lên một con chip duy nhất.
Hệ thống sử dụng lược tần số hồng ngoại siêu băng thông rộng, hay còn gọi là “lược quang học” để nhận diện các hợp chất hóa học thông qua tần số ánh sáng đặc trưng.
Điều này cho phép phát hiện ngay cả các dấu vết nhỏ nhất của chất độc hại, đồng thời mang lại lợi thế di động và tiện dụng cho giám sát từ xa.
Nghiên cứu được dẫn dắt bởi giáo sư Qing Hu (thuộc MIT). Ông cùng nhóm đã giải quyết thách thức lớn về tán xạ, vốn gây ra khoảng cách không đều giữa các vạch laser và cản trở độ chính xác.
Trước đây, họ từng áp dụng công nghệ gương chirped kép (DCM) cho lược tần số terahertz. Tuy nhiên, việc đưa phương pháp này sang dải hồng ngoại, có bước sóng ngắn hơn gấp mười lần và đặt ra yêu cầu chế tạo cực kỳ chính xác.
Tác giả chính Tianyi Zeng, vừa nhận bằng Tiến sĩ tại MIT, mô tả về những khó khăn trong quá trình nghiên cứu: “Các lớp gương liền kề chỉ khác nhau vài chục nanomet, khiến quang khắc (kỹ thuật sử dụng trong công nghệ bán dẫn và công nghệ vật liệu) thông thường không thể đáp ứng. Chúng tôi thậm chí phải khắc sâu vào loại vật liệu rất cứng đầu”.
Sau hơn hai năm thử nghiệm và nhiều lần tưởng như thất bại, nhóm đã tìm ra cách tích hợp trực tiếp gương DCM vào laser trên chip, loại bỏ sự phụ thuộc vào thiết bị quang học cồng kềnh.
Bước tiến này mở ra triển vọng cho các cảm biến môi trường chính xác hơn, có thể phân biệt nhiều loại khí và hợp chất độc hại trong không khí.
Ngoài ra, nền tảng đo tán sắc mới còn có thể mở rộng sang nhiều hệ thống laser khác, cho phép tạo ra các lược tần số với công suất và băng thông lớn hơn phục vụ nhiều ứng dụng công nghiệp.
Các chuyên gia nhận định, nghiên cứu của MIT đánh dấu một cột mốc quan trọng, mở đường cho sản xuất hàng loạt cảm biến laser siêu nhỏ gọn, góp phần tăng cường an toàn môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nâng cao khả năng giám sát công nghiệp toàn cầu.
Đọc bài gốc tại đây.