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把光谱仪装进手机?英国科学家发明微型光谱仪

发布时间:2020-10-24 22:09 作者:新2直营现金网

  人类非常擅长于通过观察事物来评估事物的属性,但毫无疑问的是,通过科技之手可以为我们插上翅膀,飞得更高。光谱仪是研究光的吸收和发射,在许多不同的领域中用于分析和识别结构特征,能够计算出物质的分子组成,甚至分析出遥远的星云成分。光谱仪在我们生活中的应用可以说无处不在,例如可用于无人机以监测环境和检测污染物、评估药品的质量、识别各种假冒商品、评估水果的成熟度、了解水果含糖量等等。科学家一直在努力使这些检测系统小型化,目前各种小型便携式光谱仪已经被开发出来。

  便携式光谱仪优先考虑的是小巧体积和重量,而非超高的分辨率。这些微分光计通常受到传统台式分光计的启发,以干涉仪或光栅为中心,采用小型化或集成光学器件。然而,当将光学元件或路径尺寸最小化到亚毫米级时(例如,芯片实验室系统),仪器的设计受到很大的限制和挑战。想方设法将其缩小到比硬币还小的尺寸正是考验研究人员创造力的关键。

  为了满足对微型光谱仪的需求,Yang等人开发了一种基于单根纳米线制成的超紧凑型光谱仪,为其他光敏纳米材料在这种超小型光谱平台上的应用迈出了坚实的一步。研究结果发表于Science。

  由剑桥大学研究团队领导的华人研究人员开发了一种方法,该方法使用的纳米线的直径仅有单根人类头发的1/1000,通过这种纳米线可以有效捕获光子,并使用能够重构光信号全光谱的智能计算软件。该设备由已经商品化的纳米线构造而成,体积之小以至于可以很容易地集成到智能手机中。

  研究人员表示,我们所传达的最重要信息不仅是已经证明的微型光谱仪,而是在展示一个平台。其它具有不同带隙的光敏材料,实质上都可以使用相同的概念、相同的平台创建一个新的光谱仪。团队强调了这种方法的多功能性,可以通过更改硬件或软件,提出自己的超小型光谱系统,并且它们的应用范围将是无限的。

  确实,光谱仪与标准相机有很大的不同,它实际上能捕获的东西远远超过我们肉眼或相机所看到的。这意味着对于我们日常生活中的许多情况,光谱仪确实可以为我们提供很多有益的信息。期待某一天,我们的手机不仅有相机功能,还有光谱仪功能,手机扫一扫就可以轻松了解饭桌上食物、杯中饮料的安全性……


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