納米技術(shù)顛覆牛頓的棱鏡 世界上最小的光譜儀問世
納米技術(shù)顛覆牛頓的棱鏡 世界上最小的光譜儀問世(Credit: CC0 Public Domain)
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)EurekAlert!：世界最小光譜儀問世，納米技術(shù)顛覆牛頓的技術(shù)鏡世界上棱鏡。該光譜儀主要由一根比人類頭發(fā)千分之一還細(xì)的顛覆的棱的光長(zhǎng)沙望城區(qū)約炮（約大學(xué)生服務(wù)）約炮崴信159+8298+6630提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排面到付款半導(dǎo)體納米線組成。它可被集成到手機(jī)上，譜儀只要用手機(jī)一掃就可以檢測(cè)出食物的問世新鮮度，食品藥品的納米牛頓成分，還可用于藝術(shù)品的技術(shù)鏡世界上鑒定。該研究工作于9月6日發(fā)表在世界頂級(jí)雜志《Science》上。顛覆的棱的光
在17世紀(jì)，譜儀長(zhǎng)沙望城區(qū)約炮（約大學(xué)生服務(wù)）約炮崴信159+8298+6630提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排面到付款牛頓發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光通過棱鏡的問世折射后可觀察到彩色。牛頓的納米牛頓這個(gè)色散實(shí)驗(yàn)為光譜儀的誕生播下了種子。光譜儀可以檢測(cè)光譜中不同譜線強(qiáng)度，技術(shù)鏡世界上比如可以測(cè)出陽(yáng)光的顛覆的棱的光七彩色中每種顏色光的亮度。通過對(duì)光譜的譜儀測(cè)量，可以幫助人們獲知大到幾百萬(wàn)光年外的問世星系活動(dòng)，小到納米尺度的分子結(jié)構(gòu)。還可以用來分析物體中的化學(xué)成分，從而用作對(duì)空氣污染、食品衛(wèi)生、農(nóng)作物生長(zhǎng)、人體健康狀況的檢測(cè)工具，在科研和工業(yè)生產(chǎn)中仍扮演著極為重要的角色。
然而，目前大部分光譜儀的工作原理仍和牛頓的實(shí)驗(yàn)相似，需要用到棱鏡或光柵之類的分光元件。這種光譜儀體積龐大已無(wú)法滿足日益發(fā)展的光譜應(yīng)用技術(shù)的需求。但是減小分光和探測(cè)元件的尺寸將導(dǎo)致光譜儀的光譜分辨率、靈敏度及動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍顯著下降，因此光譜儀的微型化是目前科技界面臨的重大技術(shù)挑戰(zhàn)。
在牛頓實(shí)驗(yàn)四百多年后的今天，英國(guó)劍橋大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)與來自中國(guó)、英國(guó)以及芬蘭的研究機(jī)構(gòu)合作，成功克服了這個(gè)技術(shù)難題，開發(fā)出了尺寸僅幾十微米的光譜儀。其大小僅為市面上最小光譜儀的千分之一。他們另辟蹊徑，用一種帶隙漸變的特殊納米線替代了傳統(tǒng)光譜儀中的分光和探測(cè)元件，采用和制作電腦芯片類似的工藝在這種納米線上加工出了光探測(cè)器陣列，巧妙地利用各個(gè)探測(cè)器對(duì)不同顏色光具有不同響應(yīng)的特性，通過逆問題的求解，從響應(yīng)函數(shù)方程組中重構(gòu)出所需要測(cè)量的光譜信息。
論文的第一作者，劍橋大學(xué)石墨烯中心的中國(guó)留學(xué)生楊宗銀博士介紹說：“我們沿長(zhǎng)度方向?qū){米線的組分進(jìn)行了調(diào)控，得到的納米線在熒光顯微鏡下觀察就像一道彩虹，很容易讓人聯(lián)想到牛頓三棱鏡實(shí)驗(yàn)中的七彩色，沿著這個(gè)思路我們開始探索用納米線替代三棱鏡，這樣可以把傳統(tǒng)光學(xué)器件的尺寸縮小到納米尺度，使這些器件在可穿戴設(shè)備等新興領(lǐng)域中找到應(yīng)用”。
“我們平時(shí)用相機(jī)拍照的時(shí)候，每個(gè)像素點(diǎn)只包含了紅、綠、藍(lán)三種顏色信息，而這種光譜儀可以讓每個(gè)像素點(diǎn)記錄下幾十或者上百種譜線強(qiáng)度，這樣就可以獲取到除了色彩之外的其他有用信息，比如通過測(cè)量火焰的光可以告訴我們里面發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)”，論文的共同作者Tom Albrow-Owen博士補(bǔ)充道。
“我們的微型光譜儀與廣泛使用的手機(jī)攝像系統(tǒng)具有良好的兼容性，可設(shè)計(jì)成緊湊式光譜儀模塊使手機(jī)具備光譜探測(cè)能力，把強(qiáng)大的光譜分析技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室搬到手掌上，方便在生活中測(cè)量食物、皮膚的光譜信息，從而判斷食品安全以及身體健康程度，使得光譜檢測(cè)技術(shù)有望走進(jìn)大眾日常生活中”，團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人Tawfique Hasan博士說道。
由于極小的尺寸，他們還展示了用該微型光譜儀對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行掃描光譜成像。不同與以往的細(xì)胞成像技術(shù)，該光譜成像可以讓圖像中的每個(gè)像素包含豐富的光譜信息，從而可以分析細(xì)胞每個(gè)部分的化學(xué)變化。通過后續(xù)的開發(fā)這種微型光譜儀將有望可以通過注射植入到人體，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體健康狀況，為癌癥等疾病檢測(cè)提供一種新的方法。
劍橋的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在申請(qǐng)這個(gè)微型光譜儀的專利。他們希望在這種光譜儀的基礎(chǔ)上開發(fā)出一系列覆蓋紫外到紅外的微型光譜儀，用大概五年左右的時(shí)間使微光譜儀廣泛應(yīng)用到科研、生產(chǎn)以及生活中。 |
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