Raman-spectroscopie is een essentiële techniek die wordt gebruikt bij de studie van materialen - inclusief nanostructuren - en biologische systemen om hun samenstelling te analyseren. De toepassingen variëren van de medische industrie tot planetaire verkenningen. Ondanks hun populariteit als niet-destructief, snel en efficiënt hulpmiddel voor de identificatie en verificatie van verschillende stoffen, Raman-spectrometers zijn van oudsher omvangrijk en duur. In een poging om ze kleiner te maken, betaalbaar en in staat om bruikbare resultaten te leveren, een initiatief in het kader van het door de EU gefinancierde IoSense-project heeft een nieuw systeem ontwikkeld met een on-chip-technologie. Het kan worden gebruikt om handscanners te produceren of zelfs in een smartphone te worden ingebouwd.

Een persbericht van projectpartner Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (imec) stelt dat bestaande handheld-producten op de markt "niet de gewenste prestaties voor high-end toepassingen bereiken, grotendeels vanwege de beperkte schaalcapaciteit van conventionele dispersieve Raman-spectrometrie waarbij verstrooid licht wordt gericht op een spleet." Het voegt toe:"Scaling met behoud van hoge spectrale resolutie ( <1nm) betekent het verkleinen van de spleet waardoor de optische doorvoer onmiddellijk wordt beperkt. Dankzij een nieuw concept waarvoor een patent is aangevraagd, heeft imec deze prestatiebarrière nu kunnen overwinnen."

Het nieuwsbericht merkt op dat "zowel een hoge optische doorvoer als een hoge spectrale resolutie kunnen worden bereikt in een geminiaturiseerd apparaat, " dankzij de "enorme parallellisatie van golfgeleiderinterferometers die monolithisch bovenop een CMOS-beeldsensor zijn geïntegreerd." Het zegt verder:"Dit nieuwe systeem is gebouwd in imec's SiN [siliciumnitride] biofotonica-platform dat robuustheid en compatibiliteit garandeert met productie van grote volumes ."

Diverse toepassingen

Volgens Pol van Dorpe hoofdlid van de technische staf bij imec, de gebieden waar de nieuwe technologie zou kunnen worden geïmplementeerd, zijn onder meer "voedselanalyse, melanoom detectie, of hydratatie van de huid. In het medische domein, we zien mogelijkheden voor in-line metingen tijdens chirurgie of endoscopie. En voor verkenning van de ruimte, de mogelijkheid om materiaalanalyses uit te voeren met een compact systeem is van enorme waarde."

Raman-spectroscopie, die gebruikmaakt van de inelastische verstrooiing van licht dat op een materiaal valt, is vernoemd naar Sir Chandrasekhara Venkata Raman, de ontvanger van de Nobelprijs voor Natuurkunde in 1930. De techniek omvat de analyse van vibrationele, roterende en andere laagfrequente modi in een systeem. Licht interageert op verschillende manieren met materie, doorgeven via sommige materialen, terwijl ze anderen weerkaatsen of verstrooien. Zowel het materiaal als de golflengte van het licht hebben invloed op deze interactie. Spectroscopie verwijst naar de studie van dit licht.

Het IoSense-project (Flexible FE/BE Sensor Pilot Line for the Internet of Everything) dat een deel van imecs werk ondersteunde, werd opgezet om "de basis te ontwikkelen voor een grotere productiecapaciteit voor discrete en geïntegreerde sensoren en sensorsysteemoplossingen in Europa, inclusief ontwerpontwikkeling en test voor verschillende belangrijke toepassingsgerichte toeleveringsketens", zoals vermeld op de projectwebsite. IoSense richt zich op verschillende gebieden, zoals slimme mobiliteit, samenleving, energie en gezondheid.