Кембриджские физики создали карманный спектрометр за $10

Исследователи из Кембриджа представили «конволюционный спектрометр», который умещается на сантиметровой подложке и стоит всего 10 долларов. Устройство работает на платформе из нитрида кремния, выполняя физическое преобразование сигнала внутри оптического тракта, что позволяет достичь лабораторной точности при анализе химического состава веществ в режиме реального времени.

Традиционные спектрометры при уменьшении габаритов неизбежно теряют в качестве измерений, становясь пригодными лишь для примитивной идентификации материалов. Новая разработка обходит этот барьер за счет переноса операций по обработке данных с вычислительных алгоритмов на саму оптическую архитектуру. Система использует последовательность интерферометров Маха–Цендера и микрокольцевых резонаторов, которые физически сдвигают спектральный отклик.

Устройство функционирует в ближнем инфракрасном диапазоне от 1200 до 1700 нм. Эксперименты показали, что сенсор с точностью до 100% классифицирует бытовые объекты — от муки и кофе до фармацевтических препаратов. При количественном анализе растворов погрешность составляет около 0,01%, что превосходит показатели многих стационарных приборов.

Ключевое преимущество архитектуры заключается в устойчивости: сенсор сохраняет работоспособность при экстремальных температурах от -20 до +80 °C. Это открывает возможности для интеграции датчика в носимую электронику, включая системы непрерывного мониторинга уровня глюкозы или лактата в крови. Низкая стоимость производства и минимальные требования к вычислительным мощностям позволяют внедрять такие спектрометры в потребительские гаджеты и промышленные линии контроля качества.