50-100微米的器件足够小,可以塞进智能手机,但首先必须更容易制成阵列

解释世界上最小的光谱仪的方案

来源:©科学/美国科学促进会

从一端的CdS到一端的CdSe组成不同的纳米线可以制成有史以来最小的光谱仪

英国、中国和芬兰的研究人员已经生产出了大约50-100微米长的光谱仪,他们认为这是有史以来最小的基于单纳米线的光谱仪。利用光谱仪,由剑桥大学的Tawfique哈桑,光谱成像的洋葱细胞和部分大学纹章。“微型光谱仪对消费者和科学领域都有巨大的潜力,”Hasan说。

哈桑的团队成员杨宗寅和汤姆·阿尔博-欧文(Tom albroo - owen)开始攻读博士学位时,研究的是拓宽光色范围的材料,以使单个光电探测器设备可以将其转换为电子信号。杨之前使用化学气相沉积技术培育了半导体纳米线,一端主要由CdS制成,逐渐改变成分,变成CdSe。因此,吸收的光颜色随纳米线的长度而变化。“这种漂亮的纳米线实际上覆盖了相当大一部分可见范围,”哈桑解释道。

为了探究如何利用这些纳米线,科学家们在概念上实现了从单个光电探测器到光谱仪的飞跃。传统的光谱仪通常需要笨重或复杂的光学元件将光分解成不同的颜色,然后使用不同的探测器来测量。Albrow-Owen开发了高度可控的工艺,允许团队通过定期沉积铟/金电极,将纳米线分成多达38个部分。

显示纳米线光谱仪的图像

来源:©科学/美国科学促进会

纳米线光谱仪从洋葱细胞图像的每个像素中收集数据

当光照射到各个部分时,会产生电流,电流的大小取决于光的波长和该部分材料的成分。该团队设计了一种算法,将各种输出电流与预校准的响应进行交叉引用,并修正测量误差,以重建完整的传入频谱。只需在感兴趣的物体上扫描它们,而不需要笨重的光学器件,这些设备就可以产生光谱图像。在这样的图像中,每个单独的像素包含来自可见波长范围的信息。

哈桑说,因为该设备没有活动部件,所以不需要像现有的光谱仪那样定期重新校准manbetx手机客户端3.0.但该团队现在希望将许多纳米线光谱仪排列在一起,以便一次性拍摄一个区域的快照,从而避免扫描整个区域的需要。

“这是一种有趣的方法,它为光谱检测的极端小型化提供了有价值的概念证明,尽管可扩展性挑战仍然存在,”他同意说安德鲁·马歇尔他在英国兰开斯特大学开发光电探测器和其他下一代电子设备的新材料。“这种小型化是非常可取的,因为它在专家和消费者领域都开辟了新的应用。”

因此,研究人员已经申请了一项专利,并正在考虑将光谱仪与微流体相结合来研究单个细胞,哈桑说。在许多其他可能的应用中,他还建议它们可以与智能手机集成,这样用户可以分析他们购买的食物