日前，清華大學電子工程系鮑捷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用前景，成果有望貫通創(chuàng)新鏈和產業(yè)鏈。

光譜儀能抓取物質光信息和分析檢測物質中的元素，在科研、食藥和醫(yī)學檢測等領域應用廣泛。鮑捷說，目前大多數(shù)微型光譜儀仍利用光的干涉原理，用光柵將復雜的光分解為光譜線。但這限制了光譜儀的效率、分辨率和光譜范圍。2012年起，鮑捷開始在美國麻省理工學院教授Moungi G.Bawendi研究組中嘗試研發(fā)基于量子點的新型光譜儀。

量子點又稱為“納米晶”，粒徑一般介于1到10納米之間。由于其發(fā)射光譜可通過改變量子點的尺寸來控制，通過改變量子點的尺寸和化學組成可以使其發(fā)射光譜覆蓋整個可見光區(qū)。基于這一特點，鮑捷用量子點替代光柵作為新光譜儀的光譜分析器件，并利用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，能夠檢測小到1納米的光譜位移。

量子點光譜儀設備正在打印濾光片（示意圖）

此外，鮑捷介紹，基于波長復用原理的膠體量子點光譜儀不再單獨測量不同波長的光譜，而是用量子點濾光器和檢測器同時測量多個光譜波段，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。

在現(xiàn)有條件下，這種微型光譜儀最小能達到約1立方毫米。“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，使專業(yè)的化學檢測走向日常生活。”鮑捷說，“它可以附于體表，甚至可能植入人體內，進行各項健康指標的檢測。