به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، از این رویکرد می‌توان در ساخت انواع مختلفی از چراغ‌قوه‌های نانو با کاربردهای مختلف و انواع متفاوتی از پرتو نور استفاده کرد.

دانشمندان مدت‌هاست از نور برای تشخیص مواد استفاده می‌کنند و این کار را با مشاهده‌ی برهم‌کنش نور و ماده انجام می‌دهند. آن‌ها نور را به ماده مورد نظر می‌تابانند و سپس نور رد شده از ماده را مورد بررسی قرار می‌دهند. از آن‌جایی که مواد مختلف هر کدام واکنش متفاوتی به تابش نور دارند نوری که از آن‌ها عبور می‌کند مانند "اثر انگشت" در هر ماده‌ای متفاوت است. اگر این کار با چندین طول موج انجام شود و رنگ‌های مختلفی به دست آید می‌توان به نتایجی دقیق‌تر و با جزئیات بیشتر نیز رسید.

بیشتر ابزارهایی که برای این کار استفاده می‌شوند و طیف‌سنج نام دارند، اندازه‌ی بزرگی دارند. بنابراین کوچک‌تر کردن آن‌ها مزایایی دارد که از جمله به قابلیت جابه‌جایی و حمل‌و نقل که می‌تواند به ساخت یک تلفن همراه هوشمند با قابلیت تشخیص گاز کمک کند اشاره کرد. اگرچه محققان در زمینه ساخت حسگرهای کوچک پیشرفت‌های زیادی داشته‌اند اما ساخت یک چراغ‌قوه هنوز یک چالش باقی مانده است. امروزه پرتوهای نور توسط دستگاه‌هایی در ابعاد بزرگ تولید می‌شوند که برخلاف حسگرها روی تراشه قرار ندارند مانند سیستم لیزر.

حسگر کامل

محققان موسسه فناوری ماساچوست در دو مقاله‌ی منتشر شده خود در مجله‌ی "Nature Scientific Reports" نحوه‌ی طراحی یک چراغ‌قوه بر روی تراشه با پرتویی‌هایی با ویژگی‌های مختلف را توضیح دادند و همچنین اعلام کردند که موفق به ساخت یک نمونه‌ی اولیه شده‌اند. آنها این دستگاه‌ را با استفاده از فناوری‌های موجود در صنعت میکروالکترونیک ساختند، بنابراین اطمینان دارند که می‌توان این فناوری را در مقیاس انبوه و با هزینه‌ی کم تولید کرد. به طور کلی محققان توانستند یک حسگر کامل که دارای شناساگر و چراغ قوه است را روی یک تراشه ایجاد کنند و پیشرفت بزرگی در زمینه‌ی استفاده از سیلیکون فوتونیک‌ها برای دستکاری امواج نور داشتند.

رابین سینگ(Robin Singh) نویسنده‌ی اصلی این مقاله می‌گوید: سیلیکون فوتونیک قابلیت‌های زیادی برای بهبود و کوچک‌سازی طرح‌های موجود دارد.

نحوه‌ی انجام کار

سینگ و همکارانش طرح کلی خود را با استفاده از چندین ابزار مدل‌سازی رایانه‌ای ایجاد کردند که شامل روش‌های یادگیری ماشین بود که در آن به رایانه آموزش داده شد تا راه‌حل‌های بالقوه را با استفاده از تعداد زیادی از داده‌ها پیش‌بینی کند.

همه‌ی ابزارهای مدل‌سازی معایب و مزایایی دارند که با ترکیب آنها می‌توان به طرح نهایی رسید. محققان از این طرح برای ساخت یک چراغ‌قوه خاص با پرتوهای موازی استفاده کردند. چراغ ‌قوه‌ای که محققان ساختند شامل ۵۰۰ ساختار مستطیل شکل در ابعاد مختلف است که می‌تواند به تولید پرتوهای گوناگون کمک کند و در نتیجه کاربردهای مختلفی داشته باشد.