Une nouvelle recherche de Lan Yang, professeur Edwin H. et Florence G. Skinner au département Preston M. Green d'ingénierie électrique et des systèmes de la McKelvey School of Engineering de l'université de Washington à St. Louis, révèle la puissance des points exceptionnels (EP ) pour une détection optique avancée. Dans une étude publiée le 5 avril dans Science Advances , Yang et le premier auteur Wenbo Mao, doctorant dans le laboratoire de Yang, ont montré que ces EP uniques (conditions spécifiques dans les systèmes où des phénomènes optiques extraordinaires peuvent se produire) peuvent être déployés sur des capteurs conventionnels pour obtenir une sensibilité frappante aux perturbations environnementales.

Yang et Mao ont développé une plateforme de détection améliorée par EP qui surmonte les limites des approches précédentes. Contrairement aux méthodes traditionnelles qui nécessitent des modifications du capteur lui-même, leur système innovant comprend une unité de contrôle EP qui peut se brancher sur des capteurs externes physiquement séparés. Cette configuration permet aux EP d'être réglés uniquement via des ajustements de l'unité de commande, permettant une sensibilité ultra élevée sans avoir besoin de modifications complexes du capteur.

"Nous avons mis en œuvre une nouvelle plate-forme capable de conférer une amélioration EP aux capteurs optiques conventionnels", a déclaré Yang. "Ce système représente une extension révolutionnaire de la détection améliorée par EP, élargissant considérablement son applicabilité et son universalité. Tout capteur sensible à la phase peut acquérir une sensibilité améliorée et une limite de détection réduite en se connectant à cette configuration. En réglant simplement l'unité de commande, cette configuration EP peut s'adapter à divers scénarios de détection, tels que la détection environnementale, la surveillance de la santé et l'imagerie biomédicale."

En dissociant les fonctions de détection et de contrôle, Yang et Mao ont efficacement contourné les exigences physiques strictes liées au fonctionnement des capteurs dans les EP, qui ont jusqu'à présent entravé leur adoption généralisée. Cela ouvre la voie à l'application de l'amélioration de l'EP à une large gamme de capteurs conventionnels, notamment les résonateurs en anneau, les capteurs thermiques et magnétiques et les capteurs qui captent les vibrations ou détectent les perturbations des biomarqueurs, améliorant considérablement la limite de détection des capteurs que les scientifiques utilisent déjà. . Avec l'unité de commande réglée sur un EP, le capteur peut fonctionner différemment (et non sur un EP) tout en bénéficiant des avantages de l'amélioration de l'EP.

En guise de preuve de concept, l'équipe de Yang a testé la limite de détection d'un système, ou sa capacité à détecter de faibles perturbations liées au bruit du système. Ils ont démontré une réduction de six fois de la limite de détection d'un capteur en utilisant leur configuration améliorée par EP par rapport au capteur conventionnel.

"Grâce à ce travail, nous avons montré que nous pouvons améliorer considérablement notre capacité à détecter les perturbations qui ont des signaux faibles", a déclaré Mao. "Nous nous concentrons désormais sur l'application de cette théorie à de larges applications. Je me concentre spécifiquement sur les applications médicales, en particulier sur l'amélioration de la détection magnétique, qui pourrait être utilisée pour améliorer la technologie de l'IRM. Actuellement, les IRM nécessitent une pièce entière avec un contrôle minutieux de la température. . Notre plateforme EP pourrait être utilisée pour améliorer la détection magnétique afin de permettre une IRM portable au chevet du patient."