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Miniatur-Infrarotspektrometer

19.10.2019

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) haben ein winziges Infrarot-Spektrometer geschaffen, das klein genug ist, um auf einen Halbleiterchip zu passen, und dennoch "viele interessante Möglichkeiten bietet". Chips mit solchen Spektrometern können laut den Forschern in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt werden, von der Raumfahrtindustrie bis hin zu Alltagsgegenständen. Ein Beispiel dafür ist die Integration in das Design von Mobiltelefonen.

Mithilfe eines Infrarotspektrometers in einem Smartphone und einer speziellen Anwendung kann dieses Gerät den Alkoholgehalt in einer Flüssigkeit bestimmen, eine einfache chemische Analyse einer Substanz durchführen, den Reifegrad von Obst und Gemüse bestimmen und vieles mehr Funktionen, die für Menschen verschiedener Berufe nützlich sein werden.

Die Hauptleistung bei all dem ist die extrem kleine Größe des Spektrometers. Herkömmliche Infrarotspektrometer, die derzeit zur Analyse verwendet werden, sind teure und sperrige Geräte, die mindestens einige Kilogramm wiegen und äußerst schwierig in tragbare Geräte umzuwandeln sind.

Ein herkömmliches Spektrometer teilt Licht in zwei Ströme auf, die von Spiegeln reflektiert, auf bestimmte Weise wieder addiert und das Ergebnis von einem empfindlichen Fotosensor gemessen wird. Durch Veränderung der Position eines der Spiegel ist es möglich, das sich aus der Addition zweier Lichtstrahlen ergebende optische Bild zu verändern, wodurch der Anteil des Lichtanteils unterschiedlicher Wellenlängen im eingehenden optischen Signal bestimmt werden kann.

Das Miniatur-Spektrometer arbeitet nach genau dem gleichen Prinzip. Nur verwendet es statt beweglicher Spiegel spezielle Wellenleiter, deren Lichtbrechungsindex durch ein äußeres elektrisches Feld verändert werden kann. Die Änderung des Brechungsindex hat in diesem Fall den gleichen Effekt, ähnlich wie die Änderung der Position des Spiegels.

Darüber hinaus kann man durch gleichzeitiges Ändern der Brechungsindizes von zwei Wellenleitern mit einem Miniaturspektrometer mit verschiedenen Teilen des Infrarotbereichs arbeiten. Ein weiterer unbestrittener Vorteil dieses Geräts besteht darin, dass es einer einmaligen Kalibrierung bedarf, die unmittelbar nach der Herstellung des Chips oder der Integration des Chips in das endgültige Gerät beim Hersteller durchgeführt werden kann. Im Gegensatz dazu müssen herkömmliche Spektrometer vor jedem Durchlauf kalibriert werden.

Das neue Miniatur-Infrarotspektrometer hat keine beweglichen Teile und ist daher äußerst zuverlässig. Doch bevor ihr Nachwuchs in mobilen Geräten eingesetzt werden kann, müssen sie, wie die Forscher selbst einräumen, noch eine Reihe weiterer Arbeiten durchführen, die darauf abzielen, Technologien zu verbessern und diese Technologien an die Anforderungen einer modernen industriellen Produktion anzupassen.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Samsung Connect Tag Smart Schlüsselanhänger zum Verfolgen von Personen und Objekten 26.10.2017

Samsung Electronics hat den Connect Tag-Tracker eingeführt, mit dem Sie wissen, wo sich Ihre Lieben befinden, und den Standort von Wertgegenständen verfolgen können. Es ist nach Unternehmensangaben das weltweit erste Mobilgerät, das NB-IoT (Cat.M1) nutzt, einen eigens geschaffenen Low-Power-Mobilfunkstandard für kleine Datenübertragungen. Der Tracker verwendet eine elektronische SIM-Karte (eSIM).

Über eine sichere Internetverbindung erkennt Samsung Connect Tag Ihren Standort und sendet intelligente Benachrichtigungen. Das Gerät verwendet GPS, Mobilfunknetze und ein Navigationssystem, mit dem Sie den Standort mithilfe von Wi-Fi-Hotspots bestimmen können, um die Genauigkeit des Gerätebetriebs im Innen- und Außenbereich sicherzustellen.

Das Samsung Connect Tag kann am Rucksack eines Kindes befestigt werden, um immer zu wissen, wo sich das Kind befindet, oder am Halsband eines Hundes befestigt werden, um ein Haustier nicht zu verlieren. Samsung Connect Tag kann auch an einen Schlüsselbund gehängt werden.

Wie viele andere Samsung IoT-Geräte wird der neue Tracker mit einer speziellen SmartThings-Plattform verbunden, um mit den Smart-Home-Geräten des Benutzers zu interagieren. Dank der Geo-Fence-Funktion informiert Samsung Connect Tag die ausgewählten Geräte, dass sich der Benutzer in der Nähe befindet. Sie können das Licht oder den Fernseher so einstellen, dass er sich automatisch einschaltet, wenn Sie Ihr Zuhause betreten, und bestimmte Zonen so einstellen, dass Sie Benachrichtigungen erhalten, wenn beispielsweise ein Kind das Schulgelände betritt oder ein Hund in den Hinterhof rennt.

Das Auffinden eines Autos auf einem großen offenen Parkplatz ist nicht mehr schwierig - die On-Demand-Funktion hilft Ihnen, den Standort des Autos zu bestimmen. Dazu müssen Sie nur eine Taste auf Ihrem Smartphone drücken.

Eine weitere Funktion ermöglicht es dem Tracker-Inhaber, seinen aktuellen Standort selbst zu übermitteln. Sogar ein kleines Kind wird genau sagen können, wo es sich befindet. Darüber hinaus können Sie dank Benachrichtigungen alle Bewegungen Ihrer Lieben aufzeichnen.

Abmessungen Samsung Connect Tag nur 42,1 x 11,9 mm, Gewicht 25 g Das Gerät ist durch ein spezielles Schutzsystem nach IP68-Klasse vor Staub und Feuchtigkeit geschützt. Es hält die Ladung bis zu 7 Tage. Das Kit enthält einen speziellen Ring, mit dem Sie den Tracker an Taschen, Halsbändern und Schlüsselringen befestigen können.

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