On yıllardır kimyasal analiz, hastalık teşhisi ve çevresel ölçümler için kullanılan spektrometreler, büyük ve karmaşık optik sistemlere dayanıyordu. Bu cihazlar ışığı prizma veya ızgaralarla bileşenlerine ayırarak ölçüm yapıyor ve bu süreç uzun optik yollar gerektirdiği için cihazları hacimli hale getiriyordu. California Üniversitesi Davis kampüsünde geliştirilen yeni sistem, bu yaklaşımı tamamen değiştirerek spektrometreyi kum tanesi büyüklüğüne kadar küçülttü.
Araştırmacıların geliştirdiği “çip üstü spektrometre”, ışığı fiziksel olarak ayırmak yerine hesaplamalı olarak yeniden inşa ediyor. Sistem, yalnızca 16 farklı silikon dedektör kullanıyor; her biri ışığa farklı tepki vererek karmaşık sinyaller üretiyor. Bu sinyaller, yapay zekâ destekli bir sinir ağı tarafından analiz edilerek orijinal ışık spektrumu yeniden oluşturuluyor. Bu yöntem, klasik optik bileşenlere olan ihtiyacı ortadan kaldırırken yaklaşık 8 nanometre çözünürlük sağlıyor.
Teknolojinin bir diğer kritik yönü, silikonun kızılötesi ışığa duyarlılığını artıran yüzey mühendisliği. “Photon-trapping” adı verilen mikro yapılar sayesinde ışık çip içinde hapsedilerek emilim artırılıyor ve görünür ışığın ötesinde ölçüm yapılabiliyor. Toplamda yalnızca 0,4 mm² büyüklüğe sahip olan sistem, yüksek hassasiyetini korurken gürültüye karşı direnç gösteriyor. Araştırmacılar, bu yaklaşımın giyilebilir cihazlardan tıbbi teşhise, gıda güvenliğinden çevresel izlemeye kadar birçok alanda gerçek zamanlı analiz imkânı sağlayabileceğini belirtiyor.
