Spektroskopia ramanowska jest jedną z podstawowych technik stosowanych w analizie składu materiałów – w tym nanostruktur – oraz systemów biologicznych. Jest wykorzystywana w różnorodnych dziedzinach, od przemysłu medycznego po badania planet. Pomimo popularności spektrometrów ramanowskich jako niedestrukcyjnych, szybkich i skutecznych narzędzi do identyfikacji i weryfikacji różnych substancji, dotychczas były one nieporęczne i drogie. Aby zmniejszyć ich rozmiary i koszty oraz umożliwić osiągnięcie wymiernych rezultatów, w ramach finansowanego przez UE projektu IoSense opracowano nowy system z wykorzystaniem technologii on-chip. Może on służyć do produkcji skanerów ręcznych, a nawet zostać wbudowany w smartfon.
W
komunikacie prasowym partnera projektu Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (imec) czytamy że istniejące na rynku produkty przenośne „nie osiągają pożądanej wydajności w zaawansowanych zastosowaniach głównie z powodu ograniczonej zdolności skalowania konwencjonalnej dyspersyjnej spektrometrii ramanowskiej w której rozproszone światło jest skupiane na szczelinie”. Dalej czytamy że: „Skalowanie przy zachowaniu wysokiej rozdzielczości spektralnej (< 1 nm) oznacza zmniejszenie rozmiaru szczeliny co natychmiast ogranicza przepustowość optyczną. Dzięki nowej koncepcji która oczekuje na przyznanie patentu imec zdołał pokonać tę barierę wydajności”.
W komunikacie podano, że „zarówno wysoka przepustowość optyczna, jak i wysoka rozdzielczość spektralna jest możliwa do osiągnięcia w zminiaturyzowanym urządzeniu” dzięki „masowo zrównoleglonym interferometrom falowodowym zintegrowanym monolitycznie na sensorze obrazu CMOS”. Dalej czytamy: „Nowatorski system jest wbudowany w platformę biofotoniczną SiN [azotku krzemu] imec, która gwarantuje solidność i kompatybilność z produkcją na dużą skalę”.
Różnorodne zastosowania
Jak tłumaczy Pol Van Dorpe, główny członek personelu technicznego w imec, obszary, w których nowa technologia mogłaby zostać wdrożona to „analiza żywności, wykrywanie czerniaka czy nawilżanie skóry. Jeżeli chodzi o medycynę, dostrzegamy możliwości w zakresie pomiarów podczas operacji lub zabiegu endoskopii. Z kolei w przypadku eksploracji przestrzeni kosmicznej bardzo przydatne byłoby wykonywanie analizy materiałów za pomocą kompaktowego systemu”.
Spektroskopia ramanowska, która wykorzystuje nieelastyczne rozpraszanie światła padającego na materiał, swoją nazwę zawdzięcza sir Chandrasekharze Venkacie Ramanowi, laureatowi Nagrody Nobla z fizyki w 1930 roku. Technika ta polega na analizie trybów oscylacyjnego, obrotowego oraz innych trybów o małej częstotliwości w systemie. Światło oddziałuje z materią na różne sposoby – przez niektóre rodzaje materii przechodzi, a od innych odbija się lub rozprasza. Wpływ na to oddziaływanie ma zarówno sam materiał, jak i długość fali światła. Spektroskopia zajmuje się badaniem tego światła.
Projekt IoSense (Flexible FE/BE Sensor Pilot Line for the Internet of Everything) który wspierał część prac prowadzonych przez imec powstał z myślą o opracowaniu „podstaw dla zwiększenia zdolności produkcyjnych w zakresie sensorów dyskretnych i zintegrowanych oraz rozwiązań systemów sensorów w Europie w tym opracowania koncepcji i przetestowania różnych kluczowych łańcuchów dostaw zorientowanych na zastosowania” jak podano na
stronie projektu. IoSense koncentruje się wokół kilku obszarów takich jak inteligentny transport społeczeństwo energia i zdrowie.
Więcej informacji:
strona projektu IoSense
poleca:
Studentnews.pl