專(zhuān)業(yè)化學(xué)檢測有望走進(jìn)生活

　　用手機拍一下就能鑒定一杯牛奶是否變質(zhì)、今天的空氣質(zhì)量如何，掃一下就能進(jìn)行無(wú)損的紅酒品質(zhì)鑒定，甚至自拍就能知道身體是否健康……如此強大的功能已遠遠超出了傳統意義上“拍照”的范疇，但在微型光譜儀的幫助下，它們將有望成為現實(shí)。

　　近日，清華大學(xué)電子工程系教授鮑捷領(lǐng)銜的研究小組首次利用量子點(diǎn)納米材料陣列，成功研制出高性能微型“量子點(diǎn)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(cháng))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(xué)、醫學(xué)、環(huán)境學(xué)等多領(lǐng)域。但這類(lèi)設備通常造價(jià)昂貴、體積過(guò)大且難以移動(dòng)，往往只能被安置在實(shí)驗室中�？茖W(xué)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(xiàn)。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�！滨U捷介紹，從2012年起，他開(kāi)始嘗試研發(fā)基于量子點(diǎn)的新型光譜儀，利用當前最熱門(mén)的納米材料之一——量子點(diǎn)的溶液進(jìn)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(shí)，對光譜儀的結構、算法進(jìn)行了重新定義和設計，利用195種膠體量子點(diǎn)納米材料和一個(gè)普通數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(shí)測量多個(gè)光譜波段、小到1納米的光譜位移。

　　這也是國際上首次將膠體量子點(diǎn)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(jià)、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有設備性能相當，核心部件成本縮減到以前的萬(wàn)分之一，將原本幾萬(wàn)美元的成本降至幾美元，甚至控制在一美元以?xún)取?/P>

　　對此，同期《自然》雜志發(fā)表專(zhuān)題編輯部評論，強調“科學(xué)家們描述了一個(gè)小巧且功能強大的光譜儀，并且可能以低廉的造價(jià)進(jìn)入消費者電子產(chǎn)品，推進(jìn)了光譜儀的進(jìn)一步發(fā)展”。

　　未來(lái)，這一成果將在包括太空探索、個(gè)性化醫療、微流控芯片實(shí)驗室診斷平臺等領(lǐng)域投入應用。而與普通民眾生活最息息相關(guān)的是，在現有條件下，這種最小能達到約1立方毫米的微型光譜儀可以讓以往“高大上”的專(zhuān)業(yè)化學(xué)檢測走向日常生活。

　　“植入智能手機后，通過(guò)攝像頭便可進(jìn)行食品藥品、個(gè)人健康、環(huán)境污染等檢測。它可以附于體表，甚至可能植入人體內，進(jìn)行各項健康指標的檢測�！滨U捷說(shuō)。