專業(yè)化學檢測有望走進生活
更新時間：2015-08-19 點擊次數(shù)：3372次
智能手機攝像頭便可進行食品藥品、個人健康、環(huán)境污染等檢測。它附于體表，甚至可能植入人體內(nèi)，進行各項健康指標的檢測……如此強大的功能已遠遠超出了傳統(tǒng)意義上“拍照”的范疇，但在微型光譜儀的幫助下，它們將有望成為現(xiàn)實。
近日，清華大學電子工程系教授鮑捷的研究小組利用量子點納米材料陣列，成功研制出高性能微型“量子點光譜儀”。7月2日出版的《自然》雜志刊登了這項研究成果。該研究不僅革新了光譜儀的制作原理，還拓展了光譜儀的應(yīng)用前景，成果有望貫通創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。
作為一種能夠抓取物質(zhì)光信息和分辨不同顏色（波長）光波強度的分析儀器，光譜儀被非常廣泛地應(yīng)用在諸如天文、生物、化學、醫(yī)學、環(huán)境學等多領(lǐng)域。但這類設(shè)備通常造價昂貴、體積過大且難以移動，往往只能被安置在實驗室中。科學家一直致力于讓光譜儀小型化、成本低廉且易于使用，以增加其使用范圍，卻一直不是很成功。
“目前大多數(shù)微型光譜儀仍利用光的干涉原理，用光柵將復雜的光分解為光譜線。這限制了光譜儀的效率、體積的減小，以及分辨率和光譜范圍等性能的協(xié)同提升等。”鮑捷介紹，從2012年起，他開始嘗試研發(fā)基于量子點的新型光譜儀，利用當前熱門的納米材料之一——量子點的溶液進行特殊加工，研發(fā)出只有手機攝像頭大小的微型光譜儀芯片；同時，對光譜儀的結(jié)構(gòu)、算法進行了重新定義和設(shè)計，利用195種膠體量子點納米材料和一個普通數(shù)碼相機所用的圖像傳感器制成了新型微型光譜儀，能夠同時測量多個光譜波段、小到1納米的光譜位移。
這也是上將膠體量子點納米材料用于制作微型光譜儀的報道，為制作高性能、低造價、體積小于智能手機攝像頭的微型光譜儀鋪平了道路——新型光譜儀在分辨率、適用范圍和效率方面與現(xiàn)有設(shè)備性能相當，核心部件成本縮減到以前的萬分之一，將原本幾萬美元的成本降至幾美元，甚至控制在一美元以內(nèi)。
對此，同期《自然》雜志發(fā)表專題編輯部評論，強調(diào)“科學家們描述了一個小巧且功能強大的光譜儀，并且可能以低廉的造價進入消費者電子產(chǎn)品，推進了光譜儀的進一步發(fā)展”。
未來，這一成果將在包括太空探索、個性化醫(yī)療、微流控芯片實驗室診斷平臺等領(lǐng)域投入應(yīng)用。而與普通民眾生活息息相關(guān)的是，在現(xiàn)有條件下，這種小能達到約1立方毫米的微型光譜儀讓以往“高大上”的專業(yè)化學檢測走向日常生活。
(來源：中國教育新聞網(wǎng))
