一种功能强大的超小光谱仪可安装在微芯片上

该工具为便携式光谱仪的广泛使用打开了大门。光谱学领域的研究人员创造了一种更好的光测量仪器。这一进步可以改善从智能手机摄像头到环境监测设备的功能。   这项研究由芬兰阿尔托大学领导，开发了一个强大的小型光谱仪，它可以装在一个微芯片上，由人工智能运行。他们的研究最近发表在《科学》杂志上。  

芯片上光谱仪的图片  这项研究使用了一类相对较新的被称为二维半导体的超薄材料，其结果制作出一个光谱仪的概念证明，可以很容易地集成到一些技术中，如质量检测平台、安全传感器、生物医学分析仪和太空望远镜。 

参与这项研究的俄勒冈州立大学理学院物理学教授Ethan Minot说："我们已经展示了一种建造光谱仪的方法，它比今天通常使用的光谱仪要迷你得多。光谱仪测量不同波长的光的强度，在很多行业和所有科学领域都是超级有用的，用于识别样品和表征材料。" 

Minot声称，新的光谱仪小到甚至可以装在人的头发末端，与需要大型光学和机械部件的传统光谱仪形成对比。根据新的研究，这些组件可以用新型半导体材料和人工智能来取代，使光谱仪的尺寸可以从目前最小的光谱仪大幅缩小，后者大约有一颗葡萄那么大。  Hoon Hahn Yoon说："我们的光谱仪不需要组装单独的光学和机械部件或阵列设计来分散和过滤光线，此外，它可以实现与台式系统相媲美的高分辨率，但包装却小得多。"他和阿尔托大学的同事ZhipeiSunYoon领导了这项研究。研究人员说，该设备对其吸收的光的颜色是100%可电控的，这使其具有巨大的可扩展性和广泛的可用性潜力。 Yoon说："将它直接集成到智能手机和无人机等便携式设备中，可以推动我们的日常生活。想象一下，我们下一代的智能手机相机可能是高光谱相机。" 

那些高光谱相机可以捕捉和分析信息，不仅仅是来自可见光波长的信息，还可以进行红外成像和分析，这种光谱仪为各种新的日常设备和仪器开辟了可能性。 

例如，在医学方面，光谱仪已经在测试其识别人体组织细微变化的能力，如肿瘤和健康组织之间的差异。在环境监测方面，光谱仪可以准确地检测出空气、水或地面中的哪种污染，以及其中有多少污染。而在教育方面，有了廉价、紧凑的光谱仪，科学概念的实践教学将更加有效，对于以科学为导向的业余爱好者来说，应用也非常多。 例如，如果你喜欢天文学，你可能对测量你用望远镜收集的光的光谱感兴趣，并让这些信息来识别一颗星或行星。如果地质学是你的爱好，你可以通过测量它们吸收的光的光谱来识别宝石。 Minot认为：“随着二维半导体工作的进展，我们将迅速发现使用其新的光学和电子特性的新方法。对二维半导体的研究只进行了十几年，从对石墨烯的研究开始，石墨烯是以蜂窝状晶格排列的碳，厚度为一个原子。”  Minot说："这真的很令人兴奋，我相信我们将继续通过研究二维半导体来获得有趣的突破。" 

审核编辑 ：李倩