مستشعر جديد يرصد طيف الضوء الكامل

صورة متخيلة للمستشعر الضوئي الجديد

كشفت دراسة جديدة أجراها علماء من المعهد الملكي للتكنولوجيا في ملبورن، أستراليا، عن تطوير مستشعر ضوئي عريض النطاق عالي الفعّالية بتصميم أرقّ ألف مرّة من الأجهزة المستخدمة حالياً. لا يتميّز هذا الجهاز بصغر الحجم والسرعة فحسب، بل يستطيع أيضاً رصد الطيف الكامل للضوء. ونشر العلماء تفاصيل النموذج التجريبي للمستشعر الجديد في دورية المواد المتقدّمة (Advanced Materials). ُستخدم المستشعرات الضوئية في تقنيات متعدّدة لتحويل الضوء إلى إشارات كهربائية أبرزها التصوير الطبي وأجهزة رصد الحركة واتصالات الألياف الضوئية ومنصّات الألعاب الإلكترونية. ولكنّ المستشعرات الضوئية المستخدمة حالياً تعاني من عيب كبير، إذ إنّها لا ترصد أكثر من لون واحد في الجهاز ما يحول بينها وبين المزاوجة مع أنواع أخرى من التقنيات، كرقائق السيليكون التي تطوّرت بسرعة أكبر.
يُعتبر الجهاز الجديد الذي طوّره علماء المعهد الملكي للتكنولوجيا في ملبورن اختراقاً علمياً مهمّاً لكثير من التقنيات. يشرح فايشنافي كريشنامورثي، الباحث الرئيس في الدراسة، أنّ «المستشعرات الضوئية الرقيقة تقدّم عادة أداءً ضعيفاً، إلا أن علماء المعهد نجحوا في هندسة جهاز قوي الأداء رغم أن سماكته لا تتعدّى النانومتر الواحد، أي أنه أرقّ مليون مرة تقريباً من رأس الدبوس».
تتنوّع الاستخدامات التي قد تحتاج إلى مستشعرات ضوئية أصغر وأرقّ وأكثر فعالية. يقول كريشنامورثي إن «المستشعرات الضوئية المتناهية الصغر، وفي حال استخدمت في التصوير الطبي، قد تؤدّي إلى استهداف أدقّ لخلايا السرطان خلال العلاجات الإشعاعية. كما أنّ تقليص حجم هذه التقنية قد يساعد في تسهيل إيصال أنظمة تصوير محمولة صغيرة الحجم إلى مناطق يصعب الوصول إليها عوضاً عن الأجهزة الكبيرة المستخدمة اليوم». علاوة على ذلك، يتيح الجهاز الجديد الذي يستشعر ويرصد جميع تدرّجات الألوان التي تتراوح بين فوق البنفسجي ودون الأحمر بسرعة أكبر 1000 مرّة من طرفة العين، جمع المكوّنات الكهربائية والبصرية على الرقاقة نفسها. ويأمل الباحثون توظيف تقنيتهم الجديدة في التطبيقات الصناعية في المستقبل، متحدّثين عن احتمال دمج المستشعر الضوئي مع تقنيات الرقائق المطورة.