Смартфон распознает опасную еду

Скоро с помощью смартфона можно будет определить добавки в пищевые продукты.

Физики разработали новый тип чувствительных детекторов для анализа химического состава органических молекул. Принцип работы детектора основан на получении спектра поглощения вещества в инфракрасном диапазоне, который с помощью оптических метаповерхностей удается превратить в графический штрих-код. Такой метод позволит упростить цифровой анализ полученного сигнала и повысит чувствительность портативных сенсоров для химического анализа, пишут ученые в статье в Science.

Анализ спектров поглощения в инфракрасной области – один из основных методов определения химического состава органических молекул. Такой метод довольно прост в реализации, поэтому современные детекторы для получения ИК-спектров уже можно уместить на небольшой чип, и их предлагают встраивать в небольшие устройства, например смартфоны. Тем не менее, точность таких миниатюрных спектрометров пока не позволяет использовать их для полноценного анализа лекарств или содержания вредных веществ в пищевых продуктах.

Физики из Швейцарии и Австралии под руководством Хатидже Алтуг (Hatice Altug) из Федеральной политехнической школы Лозанны предложили новый тип миниатюрных детекторов, который также основан на возможности поглощения в инфракрасном диапазоне, но работает по принципиально новой схеме по сравнению с классическими спектрометрами. Основу предложенного сенсора составляет массив кремниевых оптических метаповерхностей квадратной формы, каждая из которых состоит из множества эллиптических колонн с размером около полутора микрометров. Каждый из таких квадратиков представляет собой один пиксель изображения и настроен для резонансного отражения электромагнитных волн своей длины — в диапазоне от 4 до 10 микрометров. Настройка частоты происходит за счет изменения угла поворота колонн друг относительно друга.

На каждый из этих пикселей могут адсорбироваться молекулы анализируемого химического вещества (например, белков), которые поглощают свет в том же диапазоне длин волн за счет колебания химических связей. Поэтому если длина волны, на которой поглощает молекула, совпадает с длиной волны, которую отражает конкретный пиксель детектора, то интенсивность отраженного света уменьшается. Набор интенсивностей отраженного света с каждого пикселя служит таким образом своеобразным штрих-кодом для анализируемой смеси веществ и полностью характеризует ее спектр поглощения в инфракрасной области. По словам ученых, такой подход может использоваться для исследования синтетических и биологических полимеров, и, например, вредных веществ в пищевых продуктах.
По материалам N+1