他造出了世界上最小的光谱仪成本降千倍可以对单细胞进行高光谱成像

12月27日，2023达摩院青橙奖公布，常林、冯毅、庞全全、王鑫、王睿、杨宗银等15位中国青年科学家获奖。

达摩院青橙奖旨在发掘和帮助更多对科技进步有主要推动浸染的35岁以下中国青年科学家，鼓励他们在重大科研攻坚中挑大梁，发挥榜样浸染，带动更多人关注和投身科学研究。

同时，30位青年学者得到了2023达摩院青橙奖最具潜力奖，他们将得到10万元奖金。

潮新闻采访了浙江大学信息与电子工程学院研究员杨宗银，看看这位青橙奖得主又有什么样的故事。

《西游记》中孙悟空对着一万三千五百斤的定海神针喊着“变小，变小，变小”，变成可放入耳朵里的快意金箍棒。

在浙江大学信息与电子工程学院“百人操持”研究员杨宗银的桌子上放着两台光谱仪，一台像个老式电视机，一台只有饮料瓶盖大小。
他做的就像孙悟空的“变小”邪术。

杨宗银研发的微型光谱仪尺寸仅几十微米，不须要伶仃的分光和探测元件，是目前市情上最小光谱仪的千分之一。
与动辄上万元的光谱仪比较，这款微型光谱仪价格低至50元以内，通过进一步开拓，可内嵌得手机、无人机以及可穿着设备中。
未来，用手机扫一扫，检测一下蔬菜瓜果的新鲜度，农药残留，“读出”牛奶里是否含有三聚氰胺，血糖指数实时无创检测……这些科幻片里的情景，很可能变成现实。

早上信心十足去实验室晚上垂头丧气回来

150次失落败后终于做出那道“彩虹”

“肉眼所见的天下，并非真实的天下，只是红绿蓝三色在我们脑海中的投影。
”1666年，牛顿创造太阳光通过棱镜的折射后可不雅观察到更多光谱色，这个实验推动了光谱仪的出身。

凭借光谱仪这一工具，人类节制一种新的精确探测物质的能力。
光谱仪在科研和工业生产中运用广泛，大部分光谱仪体积弘大，事情事理仍和牛顿当年的实验相似，已无法知足日益发展的光谱运用技能需求。
但是减小分光和探测元件的尺寸将导致光谱仪检测质量显著低落，光谱仪微型化是目前科技界面临的重大技能寻衅。

300多年后，一名来自中国浙江的年轻学子负笈剑桥，来到牛顿曾灵感迸发的地方。
在这里，他突发奇想，希望研制出一种新型的纳米线材料，进而打破在微米尺度上实现大光谱范围色散的科学难题，办理传统光谱仪小尺寸与高性能无法兼具的寻衅。

这样一个比头发丝直径还小千倍的器件，杨宗银前前后后研究了8年，失落败了150次。
最初的研发要从“一根彩虹” 开始。
2011年，在浙大读研期间，杨宗银和师兄一起在世界上首次宣布了成长带隙渐变纳米线的方法，这种技能得出的纳米线，在荧光显微镜下看起来就像一道彩虹。
当时，他猜想这种材料或容许用于剖析光谱，由于当时条件不敷，这项研究被迫搁置。

2014年，杨宗银到剑桥读博。
“当时去到剑桥的时候也非常激动，看到那棵砸中牛顿的苹果树后代就种在剑桥三一学院门口。
当时很震荡，离梦想中的科学家这么近。
我们当时揭橥的那篇Science论文，剑桥大学新闻稿标题便是超越牛顿光学实验的极限，就在牛顿光学的根本上做的更小，确实是有受他这个启示，而且刚好是在剑桥，这个确实冥冥中有所关联的。
”

2018年夏天，还在剑桥读博的杨宗银，碰到了一个难题，他在物理层面做到极致的微型光谱仪，还是测不到须要的结果。
再做不出来，他的博士毕业论文都要悬了。
面对未知的结果和毕业的压力，他曾一度陷入迷茫。
在妻子的鼓励和自己的坚持下，贰心有不甘地再次考试测验，并开始有一点转机。

回顾那段岁月，杨宗银每天都是剑桥大学电子工程系实验楼最晚走的那个人，“很煎熬也很值得”，这培养了其日后沉下心来做科研的品质。

“每天晚上大概10点多做完实验，骑车穿过灯红酒绿的剑桥市中央，看到大家都穿得很俊秀，在酒吧放松。
内心也会动摇，是否没有融入当地生活。
但一想到，如果有可能把这个事情做出来，就能开拓一个新的领域，就很愉快地骑车回家，然后第二天又信心满满得去实验室。
”

有一天早上跑步的时候，一位博士朋友见告他，会不会是算法层面须要优化。
无心插柳柳成荫，他把算法优化后，8 月中旬的一个深夜，他去测试末了一个样品，结果刚好和商用光谱仪完备对的上。
忆起那个“胜利之夜”，他曾说：“那一刻百感交集，想到这几年的各类经历，一个人在实验室呆坐了好久好久。
”

有了这个好结果，他开始写论文，写好的那一周，恰逢女儿出生。
而在后面，他给论文准备了三十页的回答，Science 编辑直接接管，论文仅用两个月就被收录和揭橥。
Science的编辑评价这项成果是“天下上最前辈的材料合成，最高超的实验技巧，最奥妙的算法”， 让中国在光谱仪微型化领域走在了天下前列。

杨宗银终极研发出的微型光谱仪尺寸仅几十微米，不须要伶仃的分光和探测元件，是目前市情上最小光谱仪的千分之一。
“由于极小的尺寸，该光谱仪可运用于单细胞高光谱成像、光谱监测和筛选。
”杨宗银略带激动地说道。

本钱降千倍

微型光谱仪可用于无创血糖检测

在杨宗银的实验室里，有几个微型光谱仪，他把手机屏幕靠近微型光谱仪，系统显示了红绿蓝三种颜色涌现峰值，用白炽灯照射，立时涌现了新的光谱曲线。

他目前专注于将光谱仪微型化的成果转化为家当运用，无创血糖检测是核心运用处景之一。
由于亲友中有糖尿病患者，杨宗银看到糖尿病人在生活上的诸多不便，“每天都要扎手，这个真的很难熬痛苦，中国的糖尿病人有上亿之多，希望光谱仪的技能能够推广下去，真正帮助到他们。
”

除了糖尿病的初诊，后续治疗过程也须要患者频繁监测血糖。
医务职员一样平常采取静脉血来考验，而在家庭监测中，以指尖釆血血糖仪为主。
只管血糖智能监测技能比较成熟，干系的CGM产品品类较为丰富，但是须要侵入性操作，而且须要定期改换探头利用本钱高，遍及度并不高。
因此，便捷且无创的血糖测试一贯是困扰医学界的天下性难题。

研究创造，红外光谱技能可用于无创血糖检测。
红外光谱是一种分子接管光谱，是用于鉴定有机物和生物样品身分的精确剖析方法，可对有机物进行定性和定量的检测。
此过程无需样品制备，也无需血液、试剂或一次性塑料耗材。
仪器可直接识别皮肤中和血糖干系的光谱，几秒钟内得出血糖的检测结果。

2019 年论文揭橥后至今，杨宗银对原有光谱仪做了改进，以前它只是单点的光谱仪，只能对一个点做光谱丈量，现在已可以集成得手机商用摄像头中，并且每个像素点都是一个光谱。

以测试苹果为例，以前只能测出苹果局部有些红或有些绿，但无法测试到颜色呈现的详细位置，而现在的光谱仪版本，可精准获悉苹果呈现颜色的详细位置。

此前光谱仪利用非标芯片工艺，现在利用标准芯片工艺，家当化程度得以提高。
制备流程也采取标准流程，本钱已降落到十元钱以内。

微型光谱仪技能有一个巨大上风，便是极低的本钱及与其他系统的可集成性。
要知道，目前市情上最便宜的光谱仪价格近万元公民币，而该器件可以低至50元公民币以内，毫无疑问，这将会极大地促进光谱技能的遍及运用。

2021年，杨宗银揭橥了其作为第一作者的第二篇《光学光谱仪的小型化》综述论文，建立了微型光谱仪的理论和技能体系，推动了该领域的发展。

他曾是拆家好手

把收音机电视机拆了造“公鸡”闹钟

杨宗银从小并不是一个循分的孩子，一贯喜好做电子机器干系的一些研究。
最喜好的动漫是机器猫，哆啦A梦。
“我以为这个是我人生的追求，创造更多好玩的发明。
”

家在温州苍南的杨宗银，从小对各种科学问题充满兴趣，但当时物质条件不太丰裕，没有玩具，他就以拆电器制作小发明为乐。
为此，他也没少挨父母批评。
他总是会把家里收音机、闹钟乃至电视等拆开，研究个中的机理。
“实在很多时候是由于没有配件店，以是只能拆东墙补西墙。
”为此，他没少挨爸妈的揍。
他利用一个光敏电阻和三极管，制作出随着光照自动响的闹钟、光控灯等小发明，天亮就叫，堪称“公鸡”闹钟。
他造的遥控小船，可以在小河里乘风破浪。

有些偏科的他，理综考了靠近满分考上浙大运用生物系，大二时转专业到机器专业，并通过参加机器人竞赛、机器设计竞赛等得到了系统演习，实现了小时候的发明梦想。

在浙大保研时，机器系名额不敷，当时他刚好碰着光电系的童利民教授，创造杨宗银很适宜做科研，并像 “捡到宝一样” 给他争取到光电系的名额。
由于机器系的本科背景，做光电实验时，他非常得心应手。

市情上没有的设备，他能直接设计并制作加工出来，因此他做实验非常快，有了新想法很快就能做出来。
回望浙大读书期间的两次 “命运的安排”，他总结称，小时候做机器的想法，并不是对科学的全面认知，当时对科学的理解便是目之所及的电路，但当认知边界扩展后，他创造想做出更多前沿科学成果，就得和光电结合起来。
由于这阴差阳错的经历，也为他造出“天下最小纳米光谱仪”发明打下了根本。

西湖，是杨宗银眼中一个小小的心灵花园。
2014 年出国去剑桥读书前一晚，他说自己是听着西湖边的音乐喷泉离开的。
读博结束后，他自己很想返国，同时也收到浙大的返国约请。
如今，他在浙大玉泉校区事情，走十几分钟就能到西湖。

“你做的研究，要么上货架，要么进教科书，如果两点都能做到，人生就真的非常圆满了。
”如今，杨宗银在西子湖畔探究着光和电的终极密码。

潮新闻 张云山

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