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微型量子點(diǎn)光譜儀問世

[2015/7/6]

  化學(xué)家們?nèi)涨暗囊豁?xiàng)成就,為制造更高性能的光譜儀鋪平了道路,而這種光譜儀將比手機(jī)照相機(jī)鏡頭的圖像傳感器還要微型。1日出版的英國《自然》雜志上的一篇論文,詳細(xì)描述了一種微型量子點(diǎn)光譜儀,其未來應(yīng)用包括太空探索、個性化醫(yī)療、微流控芯片實(shí)驗(yàn)室診斷平臺等。

  光譜儀作為一種分析儀器,幾乎在每個科學(xué)領(lǐng)域都會用到,尤其在物理、化學(xué)和生物學(xué)研究中必不可少。這類設(shè)備通常體積過大以致于難以移動。科學(xué)家長期致力于讓光譜儀小型化、成本低廉且易于使用,以便增加它們的使用范圍。但一直以來,相關(guān)努力都不是很成功。

  據(jù)美國麻省理工學(xué)院官方網(wǎng)站消息,此次,前麻省理工學(xué)院博士后、中國清華大學(xué)的鮑捷以及麻省理工學(xué)院化學(xué)教授莫吉·巴旺迪提出,現(xiàn)有微型光譜儀的設(shè)計(jì)局限可以用膠體量子點(diǎn)克服,量子點(diǎn)是高度可調(diào)控的、微型的并且對光敏感的半導(dǎo)體晶體,使用量子點(diǎn)可以在減小光譜儀體積的同時不影響它的分辨率、使用范圍和效率。

  研究人員展示了一個用195個不同的量子點(diǎn)做成的光譜儀,其每一個量子點(diǎn)都對特定光譜范圍敏感,可以過濾各種波長的光并檢測到非常小的光譜移位。美國加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)副教授王鋒(音)認(rèn)為,這個堪稱“美麗”的方式,利用半導(dǎo)體量子點(diǎn)微型光譜儀來控制光吸收,該設(shè)備體積之小、性能之高,在以前還從未實(shí)現(xiàn)過。

  論文作者們表示,這一系統(tǒng)兼具了高性能和簡潔性,容易制造并有進(jìn)一步小型化的可能,所以將會在很大程度上有利于那些需要縮小尺寸、重量、成本和復(fù)雜性的應(yīng)用。其與小型設(shè)備結(jié)合后,可用于診斷皮膚狀況或分析尿液樣本,甚至用于追蹤生命體征諸如脈搏和血氧水平等。與此同時,這一研究也代表了量子點(diǎn)的新應(yīng)用,這種納米結(jié)構(gòu)材料現(xiàn)主要適用于標(biāo)記細(xì)胞和生物分子,在計(jì)算機(jī)及電視顯示屏領(lǐng)域也大有用武之地。

  總編圈點(diǎn):量子點(diǎn)這種發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)80年代的納米晶體,吸收性能眾所周知并且非常穩(wěn)定,F(xiàn)在利用量子點(diǎn)固有的性質(zhì)打造出新型光譜儀的優(yōu)點(diǎn),甚至足夠小到可以在智能手機(jī)中運(yùn)行,使得一個以往笨重的實(shí)驗(yàn)設(shè)備輕松走入日常生活。受益的,不僅僅是科學(xué)家們研究原子能量水平、分析生物組織樣品,更多的行業(yè)都可隨時利用光譜儀,譬如檢測環(huán)境污染、判斷食品安全等等。


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