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破解牛顿难题!温籍科学家领衔研制世界最小光谱仪,论文首发《科学》 ...

2019-9-8 11:20| 发布者: 中非视界| 查看: 26| 评论: 0

摘要: 9月6日出版的美国权威学术期刊《科学》(Science)刊发由温籍青年科学家杨宗银博士为第一作者的文章Single Nanowrie Spectromrters(《单根纳米线光谱仪》),宣告世界最小光谱仪诞生。《科学》(Science)编辑部高度 ...
9月6日出版的美国权威学术期刊《科学》(Science)刊发由温籍青年科学家杨宗银博士为第一作者的文章Single Nanowrie Spectromrters(《单根纳米线光谱仪》),宣告世界最小光谱仪诞生。


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科学》(Science编辑部高度认可该项研究,审稿人评价说,“纳米线光谱仪是一台集合了目前世界上最先进的材料合成工艺、配上最高超的器件制作水准和实验技巧、再加上巧妙的算法得到的惊艳之作。”英国兰卡斯特大学Andrew Marshall教授认为,杨宗银博士团队用一种非常有创意的方法做出了世界上最小光谱仪,开启应用新世界。

杨宗银

1988年8月出生于苍南,2005年毕业于苍南中学,在浙江大学获得学士和硕士学位。今年7月获得英国剑桥大学博士学位。现为剑桥大学石墨烯中心博士后、国王学院研究员。他的研究领域涉及一维和二维材料光电子学、纳米激光器以及纳米传感器等。

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杨宗银在实验室工作

1666年,牛顿用棱镜开展分解太阳光实验,发现太阳光通过棱镜的折射后可观察到不同色彩,该实验为光谱仪的诞生播下种子。目前光谱仪在科研和工业生产中应用广泛,大部分光谱仪的工作原理仍和牛顿的实验相似,需要用到棱镜或光栅之类的分光元件。这种光谱仪体积庞大已无法满足日益发展的光谱应用技术需求,但是减小分光和探测元件的尺寸将导致光谱仪检测质量显著下降,光谱仪微型化是目前科技界面临的重大技术挑战。

为此,杨宗银领衔的英国剑桥大学科研团队联合中国、芬兰等国家研究机构,成功开发出尺寸仅几十微米的光谱仪,该仪器主要由一根比人类头发千分之一还细的半导体纳米线组成,其大小仅为市面上最小光谱仪的千分之一。


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光谱仪工作原理,左下角是纳米线加工成器件的显微镜照片,右边的是工作原理

“从2011年萌发用纳米线做光谱仪,八年坚持钻研,历经千辛万苦,幸好在团队协作下成功破题。” 杨宗银兴奋地告诉记者,他们用一种带隙渐变的特殊纳米线替代了传统光谱仪中的分光和探测元件,采用和制作电脑芯片类似的工艺在这种纳米线上加工出了光探测器阵列,巧妙地利用各个探测器对不同颜色光具有不同响应的特性,重构出所需要测量的光谱信息。

纳米线光谱仪应用前景广阔, 杨宗银介绍说

它与手机摄像系统具有良好的兼容性,可设计成紧凑式光谱仪模块使手机具备光谱探测能力,只要用手机一扫就可以检测出食物的新鲜度,食品药品的成分,还可用于艺术品的鉴定。“我们正申请微型光谱仪专利,希望在该光谱仪基础上开发出一系列覆盖紫外到红外的微型光谱仪,尽快使微光谱仪应用到生产生活中。”


来源:温州新闻客户端

温州日报全媒体记者 周大正

编辑 诸葛佳倩


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