日前，清華大學(xué)電子工程系鮑捷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(xiàng)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(yīng)用前景，成果有望貫通創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。

光譜儀能抓取物質(zhì)光信息和分析檢測(cè)物質(zhì)中的元素，在科研、食藥和醫(yī)學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鮑捷說(shuō)，目前大多數(shù)微型光譜儀仍利用光的干涉原理，用光柵將復(fù)雜的光分解為光譜線。但這限制了光譜儀的效率、分辨率和光譜范圍。2012年起，鮑捷開(kāi)始在美國(guó)麻省理工學(xué)院教授Moungi G.Bawendi研究組中嘗試研發(fā)基于量子點(diǎn)的新型光譜儀。

量子點(diǎn)又稱為“納米晶”，粒徑一般介于1到10納米之間。由于其發(fā)射光譜可通過(guò)改變量子點(diǎn)的尺寸來(lái)控制，通過(guò)改變量子點(diǎn)的尺寸和化學(xué)組成可以使其發(fā)射光譜覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)。基于這一特點(diǎn)，鮑捷用量子點(diǎn)替代光柵作為新光譜儀的光譜分析器件，并利用195種膠體量子點(diǎn)納米材料和一個(gè)普通數(shù)碼相機(jī)所用的圖像傳感器制成了新型微型光譜儀，能夠檢測(cè)小到1納米的光譜位移。

量子點(diǎn)光譜儀設(shè)備正在打印濾光片（示意圖）

此外，鮑捷介紹，基于波長(zhǎng)復(fù)用原理的膠體量子點(diǎn)光譜儀不再單獨(dú)測(cè)量不同波長(zhǎng)的光譜，而是用量子點(diǎn)濾光器和檢測(cè)器同時(shí)測(cè)量多個(gè)光譜波段，這也是國(guó)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(bào)道。

在現(xiàn)有條件下，這種微型光譜儀最小能達(dá)到約1立方毫米。“植入智能手機(jī)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(cè)，使專業(yè)的化學(xué)檢測(cè)走向日常生活。”鮑捷說(shuō)，“它可以附于體表，甚至可能植入人體內(nèi)，進(jìn)行各項(xiàng)健康指標(biāo)的檢測(cè)。