前景中指尖上集成在芯片中的光譜儀與背景中的商用臺(tái)式光譜儀對(duì)比圖。圖片來源：芬蘭阿爾托大學(xué)

由芬蘭阿爾托大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了高波長(zhǎng)精度、高光譜分辨率和寬工作帶寬的高靈敏度光譜儀，該光譜儀可以安裝在微芯片上，并使用人工智能進(jìn)行操作。發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上的該成果，將對(duì)各種技術(shù)和應(yīng)用大有裨益，包括質(zhì)量檢測(cè)平臺(tái)、安全傳感器、生物醫(yī)學(xué)分析儀、醫(yī)療保健系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)工具和空間望遠(yuǎn)鏡。

此次，利用二維半導(dǎo)體超薄材料，研究人員開發(fā)出集成芯片上的光譜儀，這種單探測(cè)器光譜儀是一種一體化設(shè)備，如同一個(gè)帶有人工智能的光電“芯片實(shí)驗(yàn)室”。

美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)科學(xué)學(xué)院物理學(xué)教授伊桑·米諾特說，傳統(tǒng)光譜儀需要笨重的光學(xué)和機(jī)械部件，而新設(shè)備甚至可安裝在人類頭發(fā)的末端。新研究表明，新型半導(dǎo)體材料和人工智能可取代傳統(tǒng)部件，從而讓目前最小的光譜儀（相當(dāng)于葡萄大小）尺寸再次大幅縮小。

新光譜儀不需要組裝單獨(dú)的光學(xué)和機(jī)械部件或陣列設(shè)計(jì)來分散和過濾光線。此外，它可實(shí)現(xiàn)與臺(tái)式系統(tǒng)相當(dāng)?shù)母叻直媛�，但封裝要小得多。

研究人員表示，該設(shè)備是完全電控的，這使得它具有巨大的可擴(kuò)展性和可應(yīng)用性潛力。通過這一光譜儀，人們可使用觸手可及的設(shè)備測(cè)量超出可見光譜的每個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)度。例如，它可直接集成到日常的智能手機(jī)和無人機(jī)等便攜設(shè)備中，用作智能手機(jī)的高光譜相機(jī)，不僅可捕捉和分析可見光波長(zhǎng)的信息，還可進(jìn)行紅外成像和分析。

此外，這種光譜儀也為研究新科學(xué)提供了工具。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，光譜儀可用于識(shí)別人體組織細(xì)微變化，比如腫瘤和健康組織之間的差異。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，光譜儀可準(zhǔn)確地檢測(cè)空氣、水或地面中有哪些以及有多少污染。

研究員佩爾蒂·哈科寧教授認(rèn)為，隨著分辨率和效率的進(jìn)一步提高，這些光譜儀還可為量子信息處理提供新的工具。

責(zé)任編輯： 左常睿