El Centro de Excelencia para Óptica Metamórfica Innovadora del Consejo de Investigación de Australia (TMOS) publicó recientemente resultados importantes en Laser & Photonics Reviews, desarrollando con éxito un nuevo filtro infrarrojo termoajustable basado en nanotecnología de silicio. Esta tecnología innovadora promete transformar por completo el mercado de equipos de espectroscopía infrarroja existentes, convirtiendo los espectrómetros de sobremesa que cuestan entre 10.000 y 100.000 dólares en herramientas de detección portátiles y de bajo costo.

El equipo, liderado por el profesor Kenneth Crozier, subdirector de TMOS, innovó al utilizar la característica de que el índice de refracción del silicio cambia con la temperatura para diseñar un filtro nanométrico con función de banda pasante ajustable. "Aunque la tecnología espectroscópica infrarroja tradicional es madura, los equipos son voluminosos y costosos", indicó el profesor Crozier, "nuestra solución no solo reduce drásticamente los costos, sino que también logra la miniaturización y portabilidad de los dispositivos."

El núcleo de esta tecnología radica en el uso de una capa de silicio de 1,5 micrómetros de espesor como material base, grabando estructuras de met superficie con patrones específicos en la superficie mediante técnicas de nanomaquinado precisas. El estudiante de doctorado Ben Russell, principal desarrollador, detalló el proceso de I+D: "Probamos dos diseños de nanoestructuras diferentes —ranuras paralelas y ranuras cruzadas— y finalmente elegimos el patrón cruzado, que no es sensible a la polarización de la luz." Los datos experimentales muestran que este filtro puede lograr un ajuste lineal de longitud de onda de 80 nanómetros en el rango de temperatura de trabajo de 25°C a 420°C, y en condiciones extremas, el rango de ajuste se puede extender hasta 140 nanómetros.

El equipo verificó la confiabilidad de esta tecnología mediante múltiples pruebas prácticas, incluyendo la distinción exitosa de las características espectrales de cinta de poliimida y ventanas de sulfuro de zinc, así como la identificación precisa de diferentes plásticos como LDPE y PET. "La ventaja más significativa de este filtro es su estabilidad y reversibilidad", enfatizó el Dr. Russell, "incluso después de múltiples ciclos de temperatura, mantiene un rendimiento estable."

Los campos de aplicación potenciales de esta tecnología son extremadamente amplios. El profesor Crozier señaló: "En la detección de productos agrícolas, se puede realizar pruebas rápidas in situ para productos como leche y aceite de oliva; en el ámbito ambiental, se puede usar para monitoreo de contaminantes y clasificación de materiales reciclables; en procesos industriales, también se puede aplicar para control de calidad en tiempo real y monitoreo de seguridad." El equipo enfatiza particularmente que, dado que esta tecnología se basa completamente en procesos de silicio maduros, se espera que el costo de producción en masa de un solo filtro baje a menos de 1 dólar, lo que promoverá enormemente la popularización y aplicación de la espectroscopía infrarroja.