該工具為便攜式光譜儀的廣泛使用打開了大門。光譜學(xué)領(lǐng)域的研究人員創(chuàng)造了一種更好的光測量儀器。這一進(jìn)步可以改善從智能手機(jī)攝像頭到環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的功能。 這項研究由芬蘭阿爾托大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，開發(fā)了一個強(qiáng)大的小型光譜儀，它可以裝在一個微芯片上，由人工智能運行。他們的研究最近發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

芯片上光譜儀的圖片 這項研究使用了一類相對較新的被稱為二維半導(dǎo)體的超薄材料，其結(jié)果制作出一個光譜儀的概念證明，可以很容易地集成到一些技術(shù)中，如質(zhì)量檢測平臺、安全傳感器、生物醫(yī)學(xué)分析儀和太空望遠(yuǎn)鏡。

參與這項研究的俄勒岡州立大學(xué)理學(xué)院物理學(xué)教授Ethan Minot說："我們已經(jīng)展示了一種建造光譜儀的方法，它比今天通常使用的光譜儀要迷你得多。光譜儀測量不同波長的光的強(qiáng)度，在很多行業(yè)和所有科學(xué)領(lǐng)域都是超級有用的，用于識別樣品和表征材料。"

Minot聲稱，新的光譜儀小到甚至可以裝在人的頭發(fā)末端，與需要大型光學(xué)和機(jī)械部件的傳統(tǒng)光譜儀形成對比。根據(jù)新的研究，這些組件可以用新型半導(dǎo)體材料和人工智能來取代，使光譜儀的尺寸可以從目前最小的光譜儀大幅縮小，后者大約有一顆葡萄那么大。 Hoon Hahn Yoon說："我們的光譜儀不需要組裝單獨的光學(xué)和機(jī)械部件或陣列設(shè)計來分散和過濾光線，此外，它可以實現(xiàn)與臺式系統(tǒng)相媲美的高分辨率，但包裝卻小得多。"他和阿爾托大學(xué)的同事ZhipeiSunYoon領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。研究人員說，該設(shè)備對其吸收的光的顏色是100%可電控的，這使其具有巨大的可擴(kuò)展性和廣泛的可用性潛力。 Yoon說："將它直接集成到智能手機(jī)和無人機(jī)等便攜式設(shè)備中，可以推動我們的日常生活。想象一下，我們下一代的智能手機(jī)相機(jī)可能是高光譜相機(jī)。"

那些高光譜相機(jī)可以捕捉和分析信息，不僅僅是來自可見光波長的信息，還可以進(jìn)行紅外成像和分析，這種光譜儀為各種新的日常設(shè)備和儀器開辟了可能性。

例如，在醫(yī)學(xué)方面，光譜儀已經(jīng)在測試其識別人體組織細(xì)微變化的能力，如腫瘤和健康組織之間的差異。在環(huán)境監(jiān)測方面，光譜儀可以準(zhǔn)確地檢測出空氣、水或地面中的哪種污染，以及其中有多少污染。而在教育方面，有了廉價、緊湊的光譜儀，科學(xué)概念的實踐教學(xué)將更加有效，對于以科學(xué)為導(dǎo)向的業(yè)余愛好者來說，應(yīng)用也非常多。 例如，如果你喜歡天文學(xué)，你可能對測量你用望遠(yuǎn)鏡收集的光的光譜感興趣，并讓這些信息來識別一顆星或行星。如果地質(zhì)學(xué)是你的愛好，你可以通過測量它們吸收的光的光譜來識別寶石。 Minot認(rèn)為：“隨著二維半導(dǎo)體工作的進(jìn)展，我們將迅速發(fā)現(xiàn)使用其新的光學(xué)和電子特性的新方法。對二維半導(dǎo)體的研究只進(jìn)行了十幾年，從對石墨烯的研究開始，石墨烯是以蜂窩狀晶格排列的碳，厚度為一個原子。” Minot說："這真的很令人興奮，我相信我們將繼續(xù)通過研究二維半導(dǎo)體來獲得有趣的突破。"

審核編輯 ：李倩