微型光谱仪

朱崇恺

智能手机无疑给我们的生活带来了极大的便利，但是，你的手机可以检测空气是否清洁或食物是否新鲜吗？答案是否定的。但埃因霍温理工大学正在开发的微型光谱仪或许可以帮助手机做到这些。此项成果发表在《自然通讯》杂志上。

要知道，每种材料或者物品在吸收和反射光线方面都有自己的“足迹”，这可以通过光谱测定来识别。但精确的光谱仪体积相对智能手机来说是很大的，因为它首先需要（用三棱镜）把光分成不同的颜色（频率），然后分别测量。光线通过棱镜后，频率不同的光束仍然相互重叠，因此，高精度的测量至少要在棱镜后几十厘米才能进行。

荷兰埃因霍温的研究人员开发了一种巧妙的传感器，它使用一个特殊的“光子晶体谐振腔”进行精确的光谱测量。这个谐振腔是一种包含于膜中，只有几微米大小的“陷阱”，光线落在其中就不能逃脱，被捕获的光會产生一个可以被测量到的微小电流。如果两个膜之间的距离稍微改变，那么传感器能够检测到的光频率也会变化。目前，传感器能在大约30纳米的波长范围内辨别出10万个不同的频率。

鉴于应用的广泛性，项目组负责人安德烈·菲奥雷（Andrea Fiore）教授预计未来微型光谱仪将成为智能手机中的重要元素。例如，可以测量二氧化碳含量、检测烟雾、确定拥有的药物种类、测量食物的新鲜程度、检测血糖水平等。endprint