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微型量子点光谱仪问世

导读: 化学家们日前的一项成就,为制造更高性能的光谱仪铺平了道路,而这种光谱仪将比手机照相机镜头的图像传感器还要微型。

  化学家们日前的一项成就,为制造更高性能的光谱仪铺平了道路,而这种光谱仪将比手机照相机镜头的图像传感器还要微型。1日出版的英国《自然》杂志上的一篇论文,详细描述了一种微型量子点光谱仪,其未来应用包括太空探索、个性化医疗、微流控芯片实验室诊断平台等。

  光谱仪作为一种分析仪器,几乎在每个科学领域都会用到,尤其在物理、化学和生物学研究中必不可少。这类设备通常体积过大以致于难以移动。科学家长期致力于让光谱仪小型化、成本低廉且易于使用,以便增加它们的使用范围。但一直以来,相关努力都不是很成功。

量子点光谱仪设备正在打印滤光片(示意图)      

  据美国麻省理工学院官方网站消息,此次,前麻省理工学院博士后、中国清华大学的鲍捷以及麻省理工学院化学教授莫吉·巴旺迪提出,现有微型光谱仪的设计局限可以用胶体量子点克服,量子点是高度可调控的、微型的并且对光敏感的半导体晶体,使用量子点可以在减小光谱仪体积的同时不影响它的分辨率、使用范围和效率。

  研究人员展示了一个用195个不同的量子点做成的光谱仪,其每一个量子点都对特定光谱范围敏感,可以过滤各种波长的光并检测到非常小的光谱移位。美国加州大学伯克利分校物理学副教授王锋(音)认为,这个堪称“美丽”的方式,利用半导体量子点微型光谱仪来控制光吸收,该设备体积之小、性能之高,在以前还从未实现过。

  论文作者们表示,这一系统兼具了高性能和简洁性,容易制造并有进一步小型化的可能,所以将会在很大程度上有利于那些需要缩小尺寸、重量、成本和复杂性的应用。其与小型设备结合后,可用于诊断皮肤状况或分析尿液样本,甚至用于追踪生命体征诸如脉搏和血氧水平等。与此同时,这一研究也代表了量子点的新应用,这种纳米结构材料现主要适用于标记细胞和生物分子,在计算机及电视显示屏领域也大有用武之地。

  总编辑圈点

  量子点这种发现于上世纪80年代的纳米晶体,吸收性能众所周知并且非常稳定。现在利用量子点固有的性质打造出新型光谱仪的优点,甚至足够小到可以在智能手机中运行,使得一个以往笨重的实验设备轻松走入日常生活。受益的,不仅仅是科学家们研究原子能量水平、分析生物组织样品,更多的行业都可随时利用光谱仪,譬如检测环境污染、判断食品安全等等。
 

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