Una nuova generazione di LED a infrarossi a banda larga consentirà ai consumatori di determinare la freschezza o gli ingredienti degli alimenti tramite gli smartphone

Osram Opto Semiconductors è ad oggi l’unico player a sviluppare la tecnologia che, attraverso la spettroscopia vicino all’infrarosso basata sulla tecnologia LED, i cosiddetti NIRED, consentirà ai consumatori di utilizzare i loro smartphone per analizzare i dati nutrizionali, gli ingredienti e la freschezza degli alimenti.

Per esempio si potrà misurare le sostanze nutritive, il contenuto calorico e la freschezza degli alimenti con smartphone o dispositivi portatili che già misurano la frequenza cardiaca e la pulsossimetria.  

La crescente attenzione alla propria salute ha accelerato il mercato dei dispositivi wearable, consentendo a tutti di monitorare i propri segni vitali. Il passo successivo è quello di aiutare i consumatori attenti alla salute ad analizzare e monitorare gli ingredienti dei loro alimenti.

La spettroscopia vicino all’infrarosso basata sulla tecnologia LED sfrutta l’assorbimento caratteristico della luce di alcuni composti molecolari. Se un definito spettro luminoso è diretto verso un campione, dalla distribuzione della lunghezza d’onda della luce riflessa è possibile determinare la presenza e la quantità di alcuni ingredienti. È possibile, ad esempio, misurare il contenuto di acqua, grassi, carboidrati, zuccheri o proteine degli alimenti. Questi dati forniscono un’indicazione di freschezza, qualità e contenuto calorico.

Ogni molecola assorbe la luce a diverse lunghezze d’onda specifiche. Questo spettro di assorbimento è unico e agisce come un’impronta digitale per una particolare molecola. Differenti gruppi funzionali assorbono caratteristiche frequenze della radiazione infrarossa. Utilizzando vari accessori di campionamento, gli spettrometri a infrarossi possono analizzare un’ampia gamma di tipi di campioni come gas, liquidi e solidi. I NIRED fungono da sorgente luminosa compatta per gli spettrometri.

A rendere possibile tutto questo è una nuova generazione di NIRED integrabili, come l’Oslon Black SFH 4736 o il Synios SFH 4776. Grazie a una nuova tecnologia al fosforo e a un’ottica integrata, l’Oslon Black SFH 4736 ha aumentato l’intensità luminosa di un impressionante 60% rispetto ai componenti precedenti. Le ottiche primarie raggruppano il 90% della luce generata all’interno di un fascio luminoso con angolo di +/-40°, fornendo una maggiore potenza ottica per unità di superficie sull’oggetto target, in altre parole, focalizzando la luce esattamente dove è necessaria. Come risultato, una maggiore quantità di luce viene riflessa verso lo spettrometro, generando un segnale misurabile più forte. Anche il Synios SFH 4776, con il suo package piccolo e robusto, mostra questo impressionante miglioramento dell’intensità. Per i clienti questo significa un migliore rapporto segnale/rumore che consente un’analisi più semplice della composizione molecolare di alimenti e medicinali, mentre finora l’analisi spettroscopica a infrarossi era stata limitata all’uso scientifico da parte di chimici e laboratori di fisica. I progressi nel campo della miniaturizzazione consentono ora l’integrazione dei NIRED in applicazioni critiche in termini di spazio come gli smartphone.

La base dei NIRED sviluppati da Osram Opto Semiconductors è un chip blu di 1 mm² basato sulla tecnologia UX:3, che fornisce un’elevata efficienza luminosa anche a correnti elevate. La sua luce viene convertita in radiazione infrarossa con l’aiuto di un convertitore al fosforo sviluppato appositamente per questa applicazione. Una componente blu residua nella luce aiuta gli utenti a individuare l’area da analizzare. Lo spettro di emissione dei NIRED ha una distribuzione omogenea nel campo dell’infrarosso da 650 nm a 1.050 nm. I LED Oslon Black Flat SFH 4735, Oslon Black SFH 4736 e Synios SFH 4776 di Osram sono i primi e unici sul mercato con questa ampia gamma spettrale vicino all’infrarosso.

Sta emergendo una nuova generazione di dispositivi che utilizzano emettitori a banda larga vicino all’infrarosso: spettrometri compatti che si collegano a database sul cloud per confrontare i dati rilevati con le specifiche di riferimento dei materiali. Analizzando lo spettro di assorbimento di un materiale sconosciuto e confrontando questa misura con un database di molecole note, è possibile determinare la presenza e la quantità di alcuni ingredienti, come la percentuale di cacao in una tavoletta di cioccolato.

I consumatori potranno presto utilizzare il proprio smartphone per verificare la freschezza degli alimenti al supermercato, misurare le calorie dei propri pasti o verificare se un farmaco è valido e contiene gli elementi prescritti, semplicemente scansionando ogni articolo con il proprio smartphone. I primi dispositivi che utilizzano questa nuova tecnologia NIRED sono già stati presentati al mondo consumer: un esempio è il micro-spettrometro SCiO, introdotto dalla startup israeliana Consumer Physics. Gestito dallo smartphone e collegato al cloud, questo dispositivo che utilizza i NIRED di Osram, assomiglia per forma e dimensioni a una scatola di fiammiferi. Sfrutta la spettroscopia a infrarossi per identificare negli alimenti, nella medicina e persino nel corpo umano alcuni composti come grassi, zucchero, acqua o proteine e li analizza in tempo reale, fornendo istantaneamente informazioni rilevanti e utili riguardo il mondo fisico.

La spettroscopia vicino all’infrarosso è solo agli inizi, saranno presto identificati nuovi campi di applicazione sia per i consumatori, sia per l’uso professionale. Nel settore professionale, ad esempio, la spettroscopia a infrarossi può aiutare ad implementare soluzioni di agricoltura intelligente. Gli agricoltori possono determinare il momento giusto per il raccolto semplicemente scansionando frutta, verdura o cereali con il NIRED e uno spettrometro installato in uno smartphone o tablet fornirà loro informazioni affidabili sul contenuto di zucchero, acqua, grassi e proteine.