Литовські фізики створили лазер для детекції небезпечних газів

Науковці Центру фізичних та технологічних наук (FTMC) у Литві завершили створення квантового каскадного лазера, який за розмірами не перевищує 2 міліметрів завдовжки та 0,5 міліметра завширшки. Основу розробки становить кристал, вирощений із двох напівпровідників — арсеніду індію та стибіду алюмінію. Цей «сендвіч» завтовшки з людський ніготь випромінює інфрачервоне світло.

Принцип роботи технології базується на тому, що більшість хімічних речовин мають власний «оптичний відбиток» в інфрачервоному спектрі. Коли випромінювання лазера певної довжини хвилі стикається з молекулою конкретного газу, детектор фіксує рівень поглинання світла та сигналізує про наявність речовини.

Ідею технології до Литви привіз фізик Ян Девенсон із відділу оптоелектроніки FTMC, а розвинув її його колишній докторант Кароліс Сташис, який нині очолює оборонні проєкти центру. «Завдяки появі в Литві наукової інфраструктури вищого рівня та отриманню додаткового обладнання з'явилася можливість надалі розвивати цю технологію. Зрештою ми досягли такого рівня, що в Литві засяяли перші литовські квантові каскадні лазери, які від початку до кінця виготовили в нашому Центрі», — зазначив Сташис.

Наразі для точного виявлення газів зазвичай використовують спектрометри перетворення Фур'є — прилади, які важать багато, займають чимало місця та коштують щонайменше 100 тисяч євро без урахування додаткових аксесуарів. Компактніші аналоги розміром зі велику скляну банку оцінюються у 500 тисяч євро. Литовський лазерний кристал значно менший і дешевший, що відкриває шлях до масового застосування.

Завдяки високій чутливості пристрій може виявляти мінімальні концентрації небезпечних речовин, що критично під час військових дій чи техногенних аварій, зокрема для виявлення токсичних газів, як-от фосген. У промисловості технологія здатна контролювати герметичність упаковки на виробничих лініях, наприклад, під час виготовлення аерозольних фарб. У медицині розробка може працювати як «штучний ніс», виявляючи ознаки певних захворювань у крові чи виділеннях шкіри безінвазивним шляхом.

Зараз дослідники FTMC шукають промислових партнерів для комерціалізації технології та налагодження масового виробництва.