Des scientifiques de l’Institut Fraunhofer pour les nano-systèmes électroniques (ENAS) travaillent sur le minuscule composant, pesant un seul gramme, dans le but de produire en masse la puce pour environ 1 € en utilisant des technologies conventionnelles.
« Cela lui permettra d’être intégré dans les smartphones, par exemple », »a expliqué le Dr Alexander Weiss, chef du département d’intégration multi-appareils chez Fraunhofer ENAS.
Une question de taille
À l’heure actuelle, les spectromètres – qui peuvent également être utilisés pour d’autres applications telles que les tests de la qualité de l’air et la détection des polluants dans l’eau – pèsent plusieurs kilogrammes et coûtent des milliers de livres à produire.
Bien qu’il existe des versions portables pesant moins que cela, elles ne conviennent toujours pas à l’adoption sur le marché de masse en raison du coût, des méthodes de production et du fonctionnement. Ils peuvent souvent avoir des fonctionnalités limitées et nécessiter deux mains, l’une pour le dispositif de détection et l’autre pour contenir le smartphone vers lequel les données résultantes sont relayées.
Tout comme les spectromètres conventionnels, la version mini développée chez Fraunhofer ENAS fonctionne en émettant des faisceaux lumineux dans la gamme infrarouge. La lumière de différentes longueurs d’onde est ensuite fragmentée à l’aide d’un filtre réglable et conduite à un détecteur au moyen de guides d’ondes intégrés.
La quantité de lumière atteignant le détecteur à des longueurs d’onde spécifiques produit un spectre qui peut être analysé pour fournir la lecture.
Alors que les spectromètres conventionnels sont généralement constitués de composants discrets, l’équipe de Fraunhofer ENAS a créé la version plus petite en intégrant le guidage du faisceau, la division des longueurs d’onde individuelles et la fonction de détection dans un seul plan. « Nous appelons donc cela aussi un spectromètre dans le plan» »», a déclaré Weiss.
Apprentissage intelligent
En plus de la taille miniature, l’intégration dans les smartphones nécessite que le fonctionnement du spectromètre soit facile et intuitif, avec la possibilité de fournir à l’utilisateur des évaluations claires.
Les chercheurs ont donc développé des algorithmes d’apprentissage intelligents. « Si de nombreuses personnes utilisent la technologie, le système apprendra rapidement » Weiss a expliqué.
Le fonctionnement via smartphone nécessitera l’utilisation d’une application spéciale, avec des instructions pour guider l’utilisateur tout au long du processus de mesure. Le logiciel comparera également le spectre généré avec les spectres de référence entrés dans une base de données par des spécialistes au préalable.
Autres tests
Les chercheurs de Fraunhofer ENAS ont déjà produit les puces du spectromètre et fourni une preuve de concept. Ils font maintenant des évaluations concernant le mouvement des composants individuels et la transmission de la lumière couplée dans le guide d’ondes.
Si les recherches se passent comme prévu, le spectromètre pourrait arriver sur le marché de masse dans environ deux ans, selon l’équipe.
« Nous avons conçu le spectromètre de manière à ce qu’il puisse être produit en série à peu de frais à l’aide de technologies conventionnelles d’ingénierie des microsystèmes »», a déclaré Weiss. « Les fabricants peuvent utiliser les processus standard sur les grandes lignes de fabrication. »
