Wissenschaftler unter der Leitung des Empa-Forschers Ivan Shorubalko haben ein kostengünstiges Miniaturisierungsverfahren für IR-Spektrometer auf Basis eines Quantenpunkt-Photodetektors entwickelt. Der Clou: Die Lösung lässt sich auf einem einzigen Chip integrieren. Details wurden in "Nature Photonics" publiziert.
Das neue Spektrometer weist eine grosse spektrale Bandbreite und eine moderate spektrale Auflösung von 50 cm-1 bei einem aktiven Gesamtvolumen des Spektrometers von unter 100 mal 100 mal 100 Mikrometer auf. Dieses ultrakompakte Design des Spektrometers ermöglicht es, optisch-analytische Messinstrumente relativ schnell und einfach in Unterhaltungselektronik und Raumfahrtgeräte zu integrieren.
"Die monolithische Integration von IR-Photodetektoren im Subwellenlängenbereich hat enorme Auswirkungen auf die Skalierung von Fourier-Transformations-Wellenleiterspektrometern. Unser Design könnte aber auch für miniaturisierte Raman-Spektrometer, für Biosensoren und 'Lab-on-a-Chip'-Geräte sowie für die Entwicklung hochauflösender Hyperspektralkameras von Interesse sein", so Shorubalko.
Die Miniaturisierung von Infrarotspektrometern ermöglicht einen breiteren Einsatz in der Konsumgüterelektronik, etwa in Smartphones zur Lebensmittelkontrolle, zum Nachweis gefährlicher Chemikalien, zur Überwachung der Luftverschmutzung oder in tragbaren elektronischen Geräten. Sie können für den schnellen und einfachen Nachweis bestimmter Chemikalien verwendet werden, ohne dass eine Laborausrüstung nötig ist. Darüber hinaus können sie für den Nachweis gefälschter Medikamente und von Treibhausgasen wie Methan und CO2 nützlich sein.
