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中国研制出高性能微型“量子点光谱仪”

2015-08-12 09:06
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  日前,清华大学电子工程系鲍捷研究小组首次利用量子点纳米材料阵列,成功研制出高性能微型“量子点光谱仪”。7月2日出版的《自然》杂志刊登了这项研究成果。该研究不仅革新了光谱仪的制作原理,还拓展了光谱仪的应用前景,成果有望贯通创新链和产业链。

  光谱仪能抓取物质光信息和分析检测物质中的元素,在科研、食药和医学检测等领域应用广泛。鲍捷说,目前大多数微型光谱仪仍利用光的干涉原理,用光栅将复杂的光分解为光谱线。但这限制了光谱仪的效率、分辨率和光谱范围。2012年起,鲍捷开始在美国麻省理工学院教授Moungi G.Bawendi研究组中尝试研发基于量子点的新型光谱仪。

  量子点又称为“纳米晶”,粒径一般介于1到10纳米之间。由于其发射光谱可通过改变量子点的尺寸来控制,通过改变量子点的尺寸和化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。基于这一特点,鲍捷用量子点替代光栅作为新光谱仪的光谱分析器件,并利用195种胶体量子点纳米材料和一个普通数码相机所用的图像传感器制成了新型微型光谱仪,能够检测小到1纳米的光谱位移。

量子点光谱仪设备正在打印滤光片(示意图)

  此外,鲍捷介绍,基于波长复用原理的胶体量子点光谱仪不再单独测量不同波长的光谱,而是用量子点滤光器和检测器同时测量多个光谱波段,这也是国际上首次将胶体量子点纳米材料用于制作微型光谱仪的报道。

  在现有条件下,这种微型光谱仪最小能达到约1立方毫米。“植入智能手机后,通过摄像头便可进行食品药品、个人健康、环境污染等检测,使专业的化学检测走向日常生活。”鲍捷说,“它可以附于体表,甚至可能植入人体内,进行各项健康指标的检测。 

 

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