王斗门户网站

当前位置:王斗门户网站>科技>文章内容

世界最小光谱仪问世 浙江大学科研工作者参与研制

字体大小:【 | |

2019-10-28 16:51:29

传统光谱仪使用演示

随着科学技术的飞速发展,手机被一扫而空,食品和药品的“基因检测”结果将会揭晓。

美国杂志《科学》北京时间9月6日发表了一项科研成果——一种由比1/1000人发还薄的半导体纳米线组成的微型光谱仪,其尺寸仅为市场上最小光谱仪的1/1000。它可以集成到手机中,只要用手机进行扫描,就可以检测食物的新鲜度以及食物和药物的成分,还可以用于艺术品的鉴定。

这项科研成果是与中国、英国、芬兰和其他国家的科研人员合作完成的。上海科技大学、浙江大学、南京大学、上海交通大学、北京大学和国内其他大学的研究人员都参加了此次活动。

微型光谱仪的科学原理是什么?如何在日常生活中应用它?近日,记者通过“提问”平台组织的网上会议,采访了论文的第一作者、剑桥大学石墨烯中心博士后杨宗银和上海理工大学副教授顾福星。

17世纪,牛顿发现当阳光被棱镜折射时,可以观察到颜色。这个实验促进了分光计的诞生。分光计可以帮助人们通过测量光谱来了解几百万光年以外的星系和纳米级分子结构的活动。通过分析物体中的化学成分,分光计还可以用作空气污染、食品卫生、作物生长和人类健康的检测工具。

“每种物质都会有相应的光谱信号,例如水、乙醇和糖的吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱。根据这一点,可以确定牛奶的成分,看看哪个杯子含有高糖和低糖,有多少水分,是否含有三聚氰胺等。如果我们能够在日常生活中及时获得物质的光谱信息,它将极大地丰富我们的生活和世界。”顾福星说道。

然而,目前大多数光谱仪的工作原理仍然与牛顿的实验相似,需要使用棱镜或光栅等光谱元件。由于其体积庞大,该光谱仪不能满足当今光谱应用技术的需要。"光谱仪的小型化是科技界面临的技术挑战."杨宗银说道。

为此,杨宗银和他的团队使用一种带隙逐渐变化的特殊纳米线来代替传统光谱仪中的分光和检测元件。通过与制造计算机芯片相似的工艺在该纳米线上制造光电探测器阵列。他们利用每个检测器对不同颜色的光有不同响应的特性,通过求解逆问题,从响应函数方程中重构待测光谱信息。

据了解,该微型光谱仪与广泛使用的手机摄像系统具有良好的兼容性,研究团队也开始申请专利,希望在大约五年内使该微型光谱仪广泛应用于科研、生产和生活。

“我们紧凑的光谱仪模块使手机具有光谱检测能力。它将强大的光谱分析技术从实验室转移到您的手掌上,方便您测量生活中食物和皮肤的光谱信息,从而判断食品安全和健康。”杨宗银表示,通过后续开发,微型光谱仪有望通过注射植入人体,对人体健康进行实时监测,为癌症等疾病的检测提供新的方法。

上一篇: 丑哭的“浴霸”三摄苹果11为何预售火爆?南都记者带你率先体验 下一篇: 欧盟成员国不赞成将碳排放交易扩大至海运