Investigadores chinos han desarrollado un chip espectroscópico con una técnica novedosa que ofrece una combinación sin precedentes de resolución excepcional y vista panorámica, abriendo el potencial para realizar escaneos del universo más nítidos, rápidos y amplios.
Mientras que los espectrómetros convencionales de alta resolución suelen ser voluminosos y pesados, el chip, llamado RAFAEL en inglés y Yuheng en chino, tiene el tamaño de la tarjeta SIM de un teléfono móvil, según investigadores de la Universidad de Tsinghua. El estudio se publicó en la revista internacional Nature el 15 de octubre.
Tomando como ejemplo la aplicación de la tecnología en astronomía, Fang Lu, líder de investigación y profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Tsinghua, afirmó que el chip es capaz de capturar datos espectrales completos con una resolución subangstrom para unas 10.000 estrellas por segundo.
«Utilizando métodos de escaneo tradicionales, compilar espectros completos de todas las estrellas de la Vía Láctea llevaría miles de años», afirmó Fang. «Este chip podría reducir ese tiempo a menos de una década».
Además, su diseño miniaturizado permite su montaje en satélites o sondas espaciales, lo que genera esperanzas de trazar mapas espectrales del universo sin precedentes en los próximos años, añadió.
La innovación clave del sensor espectroscópico resuelve un desafío de larga data en la obtención de imágenes espectrales: el equilibrio entre la resolución y la amplitud de campo, lo que significa que la claridad extrema y los detalles finos solo se pueden lograr a expensas de un campo de visión amplio, y viceversa.
Fang y su equipo superaron este dilema empleando métodos avanzados de obtención de imágenes computacionales y fotónica integrada reconfigurable basada en niobato de litio.
«El resultado es una espectroscopía instantánea con una resolución espacial de 10 megapíxeles y una resolución espectral subangstrom en longitudes de onda del espectro visible y del infrarrojo cercano», afirmó.
Según Fang, esta tecnología permite a los espectrómetros discernir longitudes de onda de luz de hasta diezmillonésimas de milímetro y detectar las más mínimas variaciones de energía, a la vez que captura escenas de campo amplio con gran detalle.
«Esta nueva técnica supera significativamente a las técnicas internacionales existentes en espectroscopía instantánea, mejorando la resolución espectral en dos órdenes de magnitud», afirmó Fang.
Añadió que un prototipo en chip de la tecnología mide 2 centímetros de largo y ancho, con una profundidad de 0,5 centímetros, lo que la hace altamente portátil y adaptable para futuras aplicaciones espaciales y astronómicas.
Según el artículo de investigación, los resultados experimentales han demostrado las prometedoras aplicaciones prácticas de la técnica en la identificación de materiales, la sanidad vegetal, la conducción autónoma, la espectroscopía atómica, la observación astronómica y otros campos.
Fang indicó que se están llevando a cabo operaciones para implementar la técnica en telescopios de gran apertura en observatorios del condado de Xinglong, en la provincia de Hebei; Lijiang, en la provincia de Yunnan; y las Islas Canarias, en España.
«El estudio no marca un punto final, sino un comienzo, mostrando cómo la fotónica inteligente puede seguir ampliando los límites de lo que la luz puede revelar», dijo.
