用手機(jī)拍一下就能鑒定一杯牛奶是否變質(zhì)、今天的空氣質(zhì)量如何，掃一下就能進(jìn)行無損的紅酒品質(zhì)鑒定，甚至自拍就能知道身體是否健康……如此強(qiáng)大的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)意義上“拍照”的范疇，但在微型光譜儀的幫助下，它們將有望成為現(xiàn)實(shí)。

　　近日，清華大學(xué)電子工程系教授鮑捷領(lǐng)銜的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。

　　作為一種能夠抓取物質(zhì)光信息和分辨不同顏色(波長)光波強(qiáng)度的分析儀器，光譜儀被非常廣泛地應(yīng)用在諸如天文、生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境學(xué)等多領(lǐng)域。但這類設(shè)備通常造價昂貴、體積過大且難以移動，往往只能被安置在實(shí)驗(yàn)室中。科學(xué)家一直致力于讓光譜儀小型化、成本低廉且易于使用，以增加其使用范圍，卻一直不是很成功。

　　“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。這限制了光譜儀的效率、體積的減小，以及分辨率和光譜范圍等性能的協(xié)同提升等。”鮑捷介紹，從2012年起，他開始嘗試研發(fā)基于量子點(diǎn)的新型光譜儀，利用當(dāng)前最熱門的納米材料之一——量子點(diǎn)的溶液進(jìn)行特殊加工，研發(fā)出只有手機(jī)攝像頭大小的微型光譜儀芯片;同時，對光譜儀的結(jié)構(gòu)、算法進(jìn)行了重新定義和設(shè)計(jì)，利用195種膠體量子點(diǎn)納米材料和一個普通數(shù)碼相機(jī)所用的圖像傳感器制成了新型微型光譜儀，能夠同時測量多個光譜波段、小到1納米的光譜位移。

　　這也是國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道，為制作高性能、低造價、體積小于智能手機(jī)攝像頭的微型光譜儀鋪平了道路——新型光譜儀在分辨率、適用范圍和效率方面與現(xiàn)有設(shè)備性能相當(dāng)，核心部件成本縮減到以前的萬分之一，將原本幾萬美元的成本降至幾美元，甚至控制在一美元以內(nèi)。

　　對此，同期《自然》雜志發(fā)表專題編輯部評論，強(qiáng)調(diào)“科學(xué)家們描述了一個小巧且功能強(qiáng)大的光譜儀，并且可能以低廉的造價進(jìn)入消費(fèi)者電子產(chǎn)品，推進(jìn)了光譜儀的進(jìn)一步發(fā)展”。

　　未來，這一成果將在包括太空探索、個性化醫(yī)療、微流控芯片實(shí)驗(yàn)室診斷平臺等領(lǐng)域投入應(yīng)用。而與普通民眾生活最息息相關(guān)的是，在現(xiàn)有條件下，這種最小能達(dá)到約1立方毫米的微型光譜儀可以讓以往“高大上”的專業(yè)化學(xué)檢測走向日常生活。

　　“植入智能手機(jī)后，通過攝像頭便可進(jìn)行食品藥品、個人健康、環(huán)境污染等檢測。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。”鮑捷說。