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納米技術(shù)顛覆牛頓的棱鏡世界上最小的光譜儀問世

來源：桑間濮上網(wǎng) 編輯：焦點(diǎn) 時間：2025-12-12 03:31:09

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)的顛覆的棱的光南昌品茶工作室【電話微信1662+044-1662】提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)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)表在世界頂級雜志《Science》上。顛覆的棱的光
在17世紀(jì)，譜儀南昌品茶工作室【電話微信1662+044-1662】提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)牛頓發(fā)現(xiàn)太陽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。光譜儀可以檢測光譜中不同譜線強(qiáng)度，技術(shù)鏡世界上比如可以測出陽光的顛覆的棱的光七彩色中每種顏色光的亮度。通過對光譜的譜儀測量，可以幫助人們獲知大到幾百萬光年外的問世星系活動，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，從而用作對空氣污染、食品衛(wèi)生、農(nóng)作物生長、人體健康狀況的檢測工具，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元件的尺寸將導(dǎo)致光譜儀的光譜分辨率、靈敏度及動態(tài)檢測范圍顯著下降，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，英國劍橋大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)與來自中國、英國以及芬蘭的研究機(jī)構(gòu)合作，成功克服了這個技術(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器陣列，巧妙地利用各個探測器對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)石墨烯中心的中國留學(xué)生楊宗銀博士介紹說：“我們沿長度方向?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”。
“我們平時用相機(jī)拍照的時候，每個像素點(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單個細(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像素包含豐富的光譜信息，從而可以分析細(xì)胞每個部分的化學(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)時監(jiān)測人體健康狀況，為癌癥等疾病檢測提供一種新的方法。
劍橋的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在申請這個微型光譜儀的專利。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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