用手機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。

　　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納米材料陣列，成功研制出高性能微型“量子點光譜儀”。7月2日出版的《自然》雜志刊登了這項研究成果。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驗室中。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�！滨U捷介紹，從2012年起，他開始嘗試研發(fā)基于量子點的新型光譜儀，利用當(dāng)前最熱門的納米材料之一——量子點的溶液進行特殊加工，研發(fā)出只有手機攝像頭大小的微型光譜儀芯片;同時，對光譜儀的結(jié)構(gòu)、算法進行了重新定義和設(shè)計，利用195種膠體量子點納米材料和一個普通數(shù)碼相機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，強調(diào)“科學(xué)家們描述了一個小巧且功能強大的光譜儀，并且可能以低廉的造價進入消費者電子產(chǎn)品，推進了光譜儀的進一步發(fā)展”。

　　未來，這一成果將在包括太空探索、個性化醫(yī)療、微流控芯片實驗室診斷平臺等領(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。

　　“植入智能手機后，通過攝像頭便可進行食品藥品、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)，進行各項健康指標(biāo)的檢測。”鮑捷說。