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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):3771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用在諸如天文、生物、化學、醫(yī)學、環(huán)境學等多領域。但這類設備通常造價昂貴、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域投入應用。而與普通民眾生活息息相關的是,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))

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