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量子点能给光栅光谱仪带来什么期望?

导读: 基于胶体量子点纳米材料制作的微型光谱仪,这种光谱仪将比手机照相机镜头的图像传感器还要微型。这种可能取代传统光栅的量子点器件究竟有多神奇,它的性能如何,是否有可能改变现有传统光栅光谱仪的结构?

  量子点是一种无机材料,本身稳定高,量子点光谱仪又利用的是其对光的吸收性能,可以说是量子点最稳定的性质,加以各种保护机制,综合以上三点量子点光谱仪稳定非常好。论文所展示的量子点光谱仪经过初步验证其灵敏度、检测限、信噪比及光谱获取速度等都与现有的微型光谱仪相当。另一方面量子点阵列可以加工到几毫米见方甚至更小;由于不需要线性检测器,配置的二维检测器的阵列也可以达到这个量级,这些都使得量子点光谱仪体积可以做到几立方毫米甚至更小。

鲍捷论文中所展示的量子点光谱仪的量子点薄膜部件

  量子点光谱仪在成本方面与现有微型光谱仪相比也有很大的优势,一台量子点光谱仪内所含量子点的量远不到1mg,而现有实验室量子点材料的合成水平已经达到几克、十几克,工业上甚至可以达到千克甚至吨的水平,所以一台量子点光谱仪所需量子点的成本远低于几元钱。

  3、应用前景广阔

  微型量子点光谱仪不论是物质发出的光还是反射的光都可以进行检测,而且在保留光栅光谱仪绝大部分性能的同时,其体积大幅缩小、成本大幅降低。

  谈到应用前景,鲍捷说:“最简单的一点就是原来需要把样品采集到实验室用大型光栅光谱仪器做的事情,现在不需要把样品采集回来,不需要在专业实验室由专业人员来操作,而可以带着这个小型化的设备第一时间到现场去做。”除此之外,鲍捷还希望这种原来人们认为“高大上”的分析仪器能走进人们的生活,与手机、手表等各种便携智能可穿戴设备结合——将其置于手机内,装在智能手表上用于检测皮肤血氧含量、心跳,也可以检测皮肤癌或是小孩黄疸严重程度等等。这将会使人们对分析仪器的使用更加方便快捷。

  4、商品化进展迅速

  微型量子点光谱仪从技术上、原理上、性能上已经展现出来巨大的优势,接下来要做的就是将它推向产业化,让普通大众都能用起来,这也是鲍捷在努力推动的事情。一个名为QDChip的公司已经被成立以推动对基于该技术的产品的推广。现在鲍捷希望能在国内大力发展微型量子点光谱仪技术,他也在积极寻求志同道合、真正有需求的企业、单位或个人来做这件事情,“这些单位或个人可以是来自环境检测、食品检测、健康检测、智能家居控制、娱乐设备等不同领域的,可以根据自己的需求、兴趣来应用微型量子点光谱仪。”鲍捷说。

  鲍捷介绍:

  鲍捷,2002-2006年于清华大学化学系攻读学士学位,2006-2010年于美国布朗大学攻读博士学位,2010-2013年在美国麻省理工学院从事博士后研究,导师是莫吉˙巴旺迪(MoungiBawendi)。2013年底加入清华大学电子工程系任博士生导师,并建立量子光谱集成器件实验室,继续进行相关的研究。

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