Forskare från Texas A&M har utvecklat ett tillägg till en vanlig mobiltelefon som gör den till ett instrument som kan detektera kemikalier, läkemedel, biologiska molekyler, och patogener. Förskottet redovisas i Recensioner av vetenskapliga instrument .

Moderna mobiltelefoner inkluderar högkvalitativa kameror som kan upptäcka låga ljusnivåer och eliminera digitalt brus genom mjukvarubehandling av de tagna bilderna. Nyligen arbete har utnyttjat denna känslighet för att producera mobiltelefonkameror som kan användas som bärbara mikroskop och hjärtfrekvensdetektorer.

Den nuvarande utvecklingen är baserad på två typer av spektroskopi. En typ, känd som fluorescensspektroskopi, mäter det fluorescerande ljuset som emitteras av ett prov. Annan, känd som Raman-spektroskopi, är användbart för att detektera molekyler, som DNA och RNA, som inte fluorescerar eller avger ljus vid mycket låga intensiteter. Båda typerna användes för att utveckla denna mobiltelefondetektor.

Systemet inkluderar en billig diodlaser som ljuskälla, orienterad i rät vinkel mot linjen som förbinder provet och mobiltelefonkameran. Det rätvinkliga arrangemanget förhindrar bakåtreflekterat ljus från att komma in i kameran.

"Dessutom, denna rätvinkliga excitationsgeometri har fördelen att den är lättare att använda för analys av prover där en bulkegenskap ska mätas, " sa författaren Peter Rentzepis.

Utredarna studerade en mängd olika prover med deras konstruerade mobiltelefondetektor, inklusive vanliga lösningsmedel som etanol, aceton, isopropylalkohol, och metanol. De registrerade Raman-spektra av fasta föremål, inklusive en morot och en pellet av bakterier.

Morötter valdes för denna studie eftersom de innehåller pigmentet karoten. Laserljuset som används i deras system har en våglängd som lätt absorberas av detta orangefärgade pigment och av pigment i bakterierna.

Utredarna jämförde känsligheten hos deras system med de mest känsliga industriella Raman-spektrometrarna som finns tillgängliga. Förhållandet mellan signal och brus för det kommersiella instrumentet var cirka 10 gånger högre än för mobiltelefonsystemet.

Känsligheten hos mobiltelefondetektorn kan, dock, fördubblas genom att använda en enda RGB-kanal för analys. Systemet har ett ganska begränsat dynamiskt omfång, men utredarna noterar att detta problem lätt kan övervinnas genom flera HDR, eller High Dynamic Range, applikationer som kombinerar bilder från flera exponeringar.

De extra komponenterna, inklusive laser, lägg till en kostnad på endast cirka 50 USD till priset för en vanlig mobiltelefon, vilket gör detta system till ett billigt men exakt verktyg för att upptäcka kemikalier och patogener i fält.