p Um tecnólogo da NASA se uniu ao inventor de uma nova nanotecnologia que poderia transformar a maneira como os cientistas espaciais constroem espectrômetros, o dispositivo muito importante usado por praticamente todas as disciplinas científicas para medir as propriedades da luz que emana de objetos astronômicos, incluindo a própria Terra. p Mahmooda Sultana, um engenheiro de pesquisa no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, agora está colaborando com Moungi Bawendi, um professor de química no Massachusetts Institute of Technology, com sede em Cambridge, ou MIT, para desenvolver um espectrômetro de imagem de protótipo baseado na tecnologia emergente de pontos quânticos da qual o grupo de Bawendi foi pioneiro.

p Centro de Inovação Fund da NASA, que apóia potencialmente o pioneirismo, tecnologias de alto risco, está financiando o esforço.

p Apresentando Quantum Dots

p Os pontos quânticos são um tipo de nanocristal semicondutor descoberto no início dos anos 1980. Invisível a olho nu, os pontos provaram em testes para absorver diferentes comprimentos de onda de luz, dependendo de seu tamanho, forma, e composição química. A tecnologia é promissora para aplicações que dependem da análise de luz, incluindo câmeras de smartphone, dispositivos médicos, e equipamentos de teste ambiental.

p "Isso é tão novo quanto possível, "Sultana disse, referindo-se à tecnologia que ela acredita que pode miniaturizar e potencialmente revolucionar os espectrômetros baseados no espaço, particularmente aqueles usados ​​em veículos aéreos desabitados e pequenos satélites. "Isso realmente pode simplificar a integração do instrumento."

p Espectrômetros de absorção, como seu nome indica, medir a absorção de luz em função da frequência ou comprimento de onda devido à sua interação com uma amostra, como gases atmosféricos.

p Depois de passar ou interagir com a amostra, a luz atinge o espectrômetro. Os espectrômetros tradicionais usam grades, prismas, ou filtros de interferência para dividir a luz em seus comprimentos de onda componentes, que seus pixels detectores então detectam para produzir espectros. Quanto mais intensa a absorção no espectro, quanto maior a presença de um produto químico específico.

p Enquanto os espectrômetros baseados no espaço estão ficando menores devido à miniaturização, eles ainda são relativamente grandes, Disse Sultana. "A resolução espectral mais alta requer longos caminhos ópticos para instrumentos que usam grades e prismas. Isso geralmente resulta em instrumentos grandes. Enquanto aqui, com pontos quânticos que agem como filtros que absorvem diferentes comprimentos de onda, dependendo de seu tamanho e forma, podemos fazer um instrumento ultracompacto. Em outras palavras, você pode eliminar peças ópticas, como grades, prismas, e filtros de interferência. "

p Tão importante quanto, a tecnologia permite que o desenvolvedor do instrumento gere quase um número ilimitado de pontos diferentes. À medida que seu tamanho diminui, o comprimento de onda da luz que os pontos quânticos irão absorver diminui. "Isso torna possível produzir um sintonizável continuamente, ainda distinto, conjunto de filtros de absorção onde cada pixel é feito de um ponto quântico de um tamanho específico, forma, ou composição. Teríamos controle preciso sobre o que cada ponto absorve. Poderíamos literalmente personalizar o instrumento para observar muitas bandas diferentes com alta resolução espectral. "

p Protótipo de instrumento em desenvolvimento

p Com seu apoio ao desenvolvimento de tecnologia da NASA, Sultana está trabalhando para desenvolver, qualificar por meio de testes de vácuo térmico e vibração, e demonstrar uma matriz de pontos quânticos de 20 por 20 sensível aos comprimentos de onda visíveis necessários para a imagem do sol e da aurora. Contudo, a tecnologia pode ser facilmente expandida para cobrir uma gama mais ampla de comprimentos de onda, do ultravioleta ao infravermelho médio, que pode encontrar muitas aplicações espaciais em potencial nas ciências da Terra, heliofísica, e ciência planetária, ela disse.

p Sob a colaboração, Sultana está desenvolvendo um conceito de instrumento especialmente para uma aplicação CubeSat e o estudante de doutorado do MIT Jason Yoo está investigando técnicas para sintetizar diferentes precursores químicos para criar os pontos e depois imprimi-los em um substrato adequado. "Em última análise, gostaríamos de imprimir os pontos diretamente nos pixels do detector, " ela disse.

p “Esta é uma tecnologia muito inovadora, "Sultana acrescentou, admitindo que está muito no início de seu desenvolvimento. "Mas estamos tentando elevar seu nível de prontidão de tecnologia muito rapidamente. Várias oportunidades de ciências espaciais que poderiam se beneficiar estão a caminho."