[PWC-MEDIA] Micro-spectrometer opent deur naar berg aan nieuwe smartphonefuncties

  • From: "Jongsma, I.L.A." <I.L.A.Jongsma@xxxxxx>
  • To: "pwc-media@xxxxxxxxxxxxx" <pwc-media@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Wed, 20 Dec 2017 10:23:56 +0000

[Logo]
Micro-spectrometer opent deur naar berg aan nieuwe smartphonefuncties

Met je smartphone meten hoe schoon de lucht is, of eten vers is en of een 
bultje kwaadaardig is of niet. Dit is allemaal een heel stuk dichterbij gekomen 
dankzij een nieuwe spectrometer die zo klein is, dat hij eenvoudig en goedkoop 
in een mobiele telefoon opgenomen kan worden. Het aan de TU Eindhoven 
ontwikkelde sensortje is bovendien net zo nauwkeurig als gangbare, tafelgrote 
modellen gebruikt in de wetenschap. De onderzoekers presenteren hun uitvinding 
op 20 december in het journal Nature Communications.

Spectrometrie, het analyseren van het zichtbare en onzichtbare licht, kent 
enorm veel toepassingen. Elk materiaal en elk weefsel heeft zijn eigen 
‘voetafdruk’ qua absorptie en reflectie van licht, en is daardoor te herkennen 
met spectrometrie. Maar nauwkeurige spectrometers zijn groot. Dat komt doordat 
zo’n apparaat het licht splitst in verschillende kleuren (frequenties), die 
apart gemeten worden. Vlak na de lichtsplitsing overlappen de bundels van 
verschillende frequenties elkaar nog; zeer nauwkeurige metingen kunnen daarom 
pas op tientallen centimeters na de splitsing gedaan worden.

De Eindhovense onderzoekers ontwikkelden een ingenieuze sensor die op een heel 
andere manier tot net zo nauwkeurige metingen komt. Ze ontwikkelden hiervoor 
een speciale ‘photonic crystal cavity’, een ‘val’ van slechts een paar 
micrometers groot waar invallend licht niet uit kan ontsnappen. Deze val zit in 
een membraan, waarin het gevangen licht een klein elektrisch stroompje opwekt, 
en dat wordt gemeten. Promovendus Žarko Zobenica maakte de cavity zo, dat die 
heel nauwkeurig is: hij houdt licht vast van slechts een heel klein 
frequentiegebiedje, en het licht op die frequentie kan hij dus meten.

Om een groter frequentiegebied te kunnen meten, legden de onderzoekers twee van 
hun membranen heel vlak boven elkaar. De twee membranen beïnvloeden elkaar: 
verandert de afstand ertussen zelfs maar een heel klein beetje, dan schuift ook 
de lichtfrequentie op die de sensor kan waarnemen. Dus incorporeerden de 
onderzoekers, onder leiding van hoogleraar Andrea Fiore en universitair 
hoofddocent Rob van der Heijden, een MEMS (een micro- elektromechanisch 
systeem). Dit elektromechanisch bewegingsmechanisme laat de afstand tussen de 
membranen variëren, en daarmee de gemeten frequentie. Zo beslaat de sensor 
uiteindelijk een golflengtegebied van circa dertig nanometer. Binnen dit gebied 
kan de spectrometer grofweg honderdduizend frequenties onderscheiden, wat 
uitzonderlijk nauwkeurig is. Dit wordt mogelijk gemaakt doordat de onderzoekers 
de afstand tussen de membranen op enkele tientallen femtometers (10-15 meter) 
nauwkeurig kunnen bepalen.

[https://userfiles.mailswitch.nl/medialib/1490755/medialib/Figure%20sensor%20IR.jpg]

Een tekening van de sensor en zijn werking. Het blauwe, geperforeerde deel is 
het bovenste membraan, dat het licht vangt. Het gevangen licht zorgt voor een 
stroompje, dat gemeten wordt (A). De afstand van het blauwe membraan tot het 
rode membraan is variabel en kan nauwkeurig worden geregeld. Hierdoor verandert 
de lichtfrequentie die de sensor kan waarnemen.

Om de bruikbaarheid aan te tonen, maakte het onderzoeksteam meerdere 
toepassingen, onder meer een gassensor. Ook maakten ze een extreem gevoelige 
bewegingsmeter, door slim gebruik te maken van het feit dat de waargenomen 
frequentie verandert wanneer de twee membranen ten opzichte van elkaar bewegen.

Hoogleraar Fiore verwacht dat de nieuwe spectrometer pas over zo’n vijf jaar of 
meer zijn intree in smartphones doet, want het bestreken frequentiegebied is nu 
nog te klein. De meter beslaat nu een paar procent van het meest bruikbare 
spectrum, het nabij-infrarood. Zijn groep gaat daarom werken aan het verbreden 
van het waarneembare spectrum. Ook gaan ze nog een extra element integreren met 
de micro-spectrometer: een lichtbron. Daarmee wordt de meter onafhankelijk van 
externe bronnen.

De verwachting is dat micro-spectrometers uiteindelijk net zo’n belangrijk 
element worden van de smartphone als de camera, vanwege de enorme breedte qua 
toepassingen. Denk aan het meten van CO2, rookdetectie, het vaststellen welk 
medicijn je vasthebt, het meten van de versheid van etenswaren, het meten van 
je bloedglucosespiegel, enzovoorts.

De publicatie in Nature Communications is getiteld Integrated 
nano-opto-electro-mechanical sensor for spectrometry and nanometrology (DOI: 
10.1038/s41467-017-02392-5). Het onderzoek vond plaats in samenwerking met 
AMOLF, en kreeg financiering van NWO (STW Open Technologieprogramma, 
subsidienummer 12662). De fotonische chips werden gemaakt in het Nanolab en het 
Institute for Photonic Integration van de TU Eindhoven. Op het werkingsprincipe 
van de sensor is patent aangevraagd.

________________________________
Bijlagen
[Thumbnail]<https://userfiles.mailswitch.nl/c/4ef8be6ada8c7ac0c79afb16defb7013/1115-fd391ef47d212c510876a36a85298e36.jpg>

1.1 MB 
jpg<https://userfiles.mailswitch.nl/c/4ef8be6ada8c7ac0c79afb16defb7013/1115-fd391ef47d212c510876a36a85298e36.jpg>
 Figure sensor IR 
3-2.jpg<https://userfiles.mailswitch.nl/c/4ef8be6ada8c7ac0c79afb16defb7013/1115-fd391ef47d212c510876a36a85298e36.jpg>





[Thumbnail]<https://userfiles.mailswitch.nl/c/4ef8be6ada8c7ac0c79afb16defb7013/1115-eec2d5cd50e8ad7c00e18544dd90a807.jpg>

844 KB 
jpg<https://userfiles.mailswitch.nl/c/4ef8be6ada8c7ac0c79afb16defb7013/1115-eec2d5cd50e8ad7c00e18544dd90a807.jpg>
 
Zoom-out_press_release.jpg<https://userfiles.mailswitch.nl/c/4ef8be6ada8c7ac0c79afb16defb7013/1115-eec2d5cd50e8ad7c00e18544dd90a807.jpg>




________________________________

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met prof.dr. Andrea Fiore 
(a.fiore@xxxxxx<mailto:a.fiore@xxxxxx>, +316 30239122). Voor een 
radio-interview kunt u bellen met de tweede auteur, dr. Rob van der Heijden 
(r.w.v.d.heijden@xxxxxx<mailto:r.w.v.d.heijden@xxxxxx>, +316 12429959).

Fotobijschriften:

Een tekening van de sensor en zijn werking. Het blauwe, geperforeerde deel is 
het bovenste membraan, dat het licht vangt. Het gevangen licht zorgt voor een 
stroompje, dat gemeten wordt (A). De afstand van het blauwe membraan tot het 
rode membraan is variabel en kan nauwkeurig worden geregeld. Hierdoor verandert 
de lichtfrequentie die de sensor kan waarnemen.

Deels ingekleurde beelden gemaakt met elektronenmicroscoop. Het bovenste beeld 
toont de complete sensor, de gele vlakken zijn de contactpunten voor 
aansluiting. Het werkzame deel zit in het midden. Het onderste beeld laat het 
membraan zien, met in het midden de ‘photonic crystal cavity’, de onderbreking 
van het gaatjespatroon. Van dat laatste linksonder een detailplaatje.

________________________________

ir. Ivo Jongsma
Persvoorlichter wetenschap & technologie
0402472110 | 0644420799 | i.l.a.jongsma@xxxxxx<mailto:i.l.a.jongsma@xxxxxx>
[Logo]
________________________________

Bekijk dit bericht 
online<http://persberichten.deperslijst.com/75225/micro-spectrometer-opent-deur-naar-berg-aan-nieuwe-smartphonefuncties.html>

[Share on 
Facebook]<https://www.facebook.com/sharer/sharer.php?u=http%3A%2F%2Fpersberichten.deperslijst.com%2F75225%2Fmicro-spectrometer-opent-deur-naar-berg-aan-nieuwe-smartphonefuncties.html>
   [Tweet] 
<https://twitter.com/home?status=Micro-spectrometer+opent+deur+naar+berg+aan+nieuwe+smartphonefuncties%20http%3A%2F%2Fpersberichten.deperslijst.com%2F75225%2Fmicro-spectrometer-opent-deur-naar-berg-aan-nieuwe-smartphonefuncties.html>
    [Share on LinkedIn] 
<https://www.linkedin.com/shareArticle?mini=true&url=http%3A%2F%2Fpersberichten.deperslijst.com%2F75225%2Fmicro-spectrometer-opent-deur-naar-berg-aan-nieuwe-smartphonefuncties.html&title=Micro-spectrometer+opent+deur+naar+berg+aan+nieuwe+smartphonefuncties&summary=&source=>

Wilt u geen e-mail meer van ons ontvangen? 
Uitschrijven<https://www.mailswitch.nl/uitschrijven.php?email=4ef8be6ada8c7ac0c79afb16defb7013>





Other related posts:

  • » [PWC-MEDIA] Micro-spectrometer opent deur naar berg aan nieuwe smartphonefuncties - Jongsma, I.L.A.