微型光譜儀

朱崇愷

智能手機無疑給我們的生活帶來了極大的便利，但是，你的手機可以檢測空氣是否清潔或食物是否新鮮嗎？答案是否定的。但埃因霍溫理工大學正在開發的微型光譜儀或許可以幫助手機做到這些。此項成果發表在《自然通訊》雜志上。

要知道，每種材料或者物品在吸收和反射光線方面都有自己的“足跡”，這可以通過光譜測定來識別。但精確的光譜儀體積相對智能手機來說是很大的，因為它首先需要（用三棱鏡）把光分成不同的顏色（頻率），然后分別測量。光線通過棱鏡后，頻率不同的光束仍然相互重疊，因此，高精度的測量至少要在棱鏡后幾十厘米才能進行。

荷蘭埃因霍溫的研究人員開發了一種巧妙的傳感器，它使用一個特殊的“光子晶體諧振腔”進行精確的光譜測量。這個諧振腔是一種包含于膜中，只有幾微米大小的“陷阱”，光線落在其中就不能逃脫，被捕獲的光會產生一個可以被測量到的微小電流。如果兩個膜之間的距離稍微改變，那么傳感器能夠檢測到的光頻率也會變化。目前，傳感器能在大約30納米的波長范圍內辨別出10萬個不同的頻率。

鑒于應用的廣泛性，項目組負責人安德烈·菲奧雷（Andrea Fiore）教授預計未來微型光譜儀將成為智能手機中的重要元素。例如，可以測量二氧化碳含量、檢測煙霧、確定擁有的藥物種類、測量食物的新鮮程度、檢測血糖水平等。endprint