สุนัขดมกลิ่นควอนตัม

เลเซอร์ควอนตัมแบบวงกลม Rolf Szedlak จาก Institute of Solid State Electronics ที่ TU Wien อธิบายว่า "เลเซอร์ที่เราผลิตนั้นห่างไกลจากเลเซอร์พอยน์เตอร์ทั่วไป "เราสร้างสิ่งที่เรียกว่าเลเซอร์ควอนตัมคาสเคด โดยประกอบด้วยระบบชั้นที่ซับซ้อนของวัสดุต่างๆ และปล่อยแสงในช่วงอินฟราเรด" เมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้ากับระบบชั้นนี้ อิเล็กตรอนจะผ่านเลเซอร์ ด้วยการเลือกวัสดุและความหนาของชั้นที่เหมาะสม อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานบางส่วนเสมอเมื่อผ่านจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่ง พลังงานนี้ถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของแสง ทำให้เกิดลำแสงเลเซอร์อินฟราเรด ศ. Gottfried Strasser หัวหน้าศูนย์โครงสร้างจุลภาคและนาโนของ TU Wien กล่าวว่า "เลเซอร์ควอนตัมคาสเคดของเรามีลักษณะเป็นวงกลม มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าครึ่งมิลลิเมตร "คุณสมบัติทางเรขาคณิตช่วยให้มั่นใจได้ว่าเลเซอร์จะปล่อยแสงที่ความยาวคลื่นเฉพาะเจาะจงเท่านั้น" "วิธีนี้เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ทางเคมีของก๊าซ เนื่องจากก๊าซหลายชนิดดูดซับแสงอินฟราเรดในปริมาณที่เฉพาะเจาะจงมากเท่านั้น" ศาสตราจารย์ Bernhard Lendl จาก Institute of Chemical Technologies and Analytics ที่ TU Wien อธิบาย ดังนั้นจึงสามารถตรวจจับก๊าซได้อย่างน่าเชื่อถือโดยใช้ 'ลายนิ้วมือ' สุนัขดมกลิ่น อินฟราเรดแต่ละตัว การทำเช่นนั้นต้องใช้เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่ถูกต้องและเครื่องตรวจจับที่วัดปริมาณรังสีอินฟราเรดที่ก๊าซกลืนเข้าไป เลเซอร์ที่ตรวจจับได้ด้วย "โครงสร้างระดับจุลภาคของเรามีข้อได้เปรียบหลักในการเป็นเลเซอร์และตัวตรวจจับในหนึ่งเดียว" รอล์ฟ เซดลักกล่าว วงแหวนควอนตัมคาสเคดที่มีศูนย์กลางสองวงถูกติดตั้งไว้สำหรับจุดประสงค์นี้ ซึ่งสามารถเปล่งแสงและตรวจจับแสงได้ทั้งสองอย่าง (ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงาน) แม้จะทำได้ที่ความยาวคลื่นสองช่วงที่แตกต่างกันเล็กน้อย วงแหวนวงหนึ่งปล่อยแสงเลเซอร์ซึ่งผ่านก๊าซก่อนที่จะถูกสะท้อนกลับด้วยกระจก จากนั้นวงแหวนที่สองจะรับแสงสะท้อนและวัดค่าความแข็งแรง จากนั้นวงแหวนสองวงจะสลับหน้าที่กันทันที ทำให้สามารถทำการวัดครั้งต่อไปได้ ในการทดสอบเซ็นเซอร์รูปแบบใหม่นี้ ทีมวิจัยของ TU Wien เผชิญกับความท้าทายที่น่ากลัวอย่างแท้จริง พวกเขาต้องแยกแยะไอโซบิวทีนและไอโซบิวเทน ซึ่งเป็นโมเลกุลสองโมเลกุลที่นอกจากจะมีชื่อที่คล้ายกันจนสับสนแล้ว ยังมีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกันมากอีกด้วย เซ็นเซอร์ขนาดเล็กผ่านการทดสอบนี้ด้วยสีที่บินได้ ระบุก๊าซทั้งสองได้อย่างน่าเชื่อถือ Gottfried Strasser กล่าวว่า "การรวมเลเซอร์และเครื่องตรวจจับทำให้เกิดข้อดีหลายประการ "ช่วยให้สามารถผลิตเซ็นเซอร์ที่มีขนาดกะทัดรัดมาก และเป็นไปได้ว่าอาจสร้างได้แม้กระทั่งอาร์เรย์ทั้งหมด เช่น กลุ่มไมโครเซ็นเซอร์ ซึ่งอยู่บนชิปตัวเดียวและสามารถทำงานบนความยาวคลื่นต่างๆ ได้หลายช่วงพร้อมกัน" ความเป็นไปได้ในการใช้งานนั้นไม่มีที่สิ้นสุดจริง ๆ ตั้งแต่เทคโนโลยีด้านสิ่งแวดล้อมไปจนถึงการแพทย์