牛！头发丝千分之一的微型光谱仪不仅能测食物成分还有望植入人体监测健康情况！

是浙大的求是饼

还是网红双蛋黄莲蓉

又或是冰皮月饼？

可是，你知道一块小小的月饼，到底有多少热量吗？！

这些月饼的卡路里是怎么测出来的？

不过，好好！

大概在不久的将来

你的手机能够变成一个移动的食品检测光谱仪！

只要拿出你的手机，打开摄像头

让微型光谱仪事情起来

它就会见告你面前食品的

新鲜程度、含糖量、蛋白质含量等等。

近日，《科学》杂志揭橥了一项最新研究成果

紧张由一根比人类头发千分之一还细的

半导体纳米线组成的微型光谱仪研发成功

其大小仅为市情上最小光谱仪的千分之一旁边。

这项成果由中国、英国、芬兰等科研事情者互助完成

这一成果的起源

与两位浙大校友——论文第一作者杨宗银和共同作者谷付星

在浙大求学时的一项技能发展密切干系

八年坚持，初心未改

论文的第一作者，现为剑桥大学石墨烯中央的博士后杨宗银，2011年在浙江大学读硕士期间，和师兄、本论文的共同作者谷付星一起发明了在单根纳米线上调控带隙的技能，得到的纳米线在荧光显微镜下不雅观察起来就像一道彩虹。
2012年，他突发奇想，想到了可以用这种纳米线做光谱仪。
此后，他一贯惦记着这事，期待读博时能够把想法变成现实。

2018年，杨宗银在剑桥大学的实验室事情。
（照片由本人供应）

2014年至2017年，杨宗银一共做了大概150个光谱仪器件，结果仍旧不理想。
此时的他，身上有着导师的严格哀求与毕业的压力。
但是，由于自己的心有不甘和妻子的支持，他咬咬牙坚持了下来。
2017年5月，杨宗银换了个构造做末了的考试测验，结果涌现了转机。

2018年，伴随着每一次信心满满的是不尽如人意的实验结果。
不过随着对器件和算法的一次次优化，杨宗银隐约以为离目标不远了。
2018年8月的一个周六晚上，杨宗银终于在实验室丈量到了他想要的旗子暗记。
那一刻，他百感交集，想到这几年的各类经历，一个人在实验室呆坐了好久好久。

2019年1月，杨宗银博士正式毕业，同时也拿到博士后offer。
在女儿出生的那一周，经由几个月修正的文章被投到了Science，一个月后，文章受到肯定，三位审稿人同等赞许揭橥。
\公众虽然评价很好，但还是不敢掉以轻心，负责准备了三十页的回答后，编辑直接接管了。
\公众杨宗银说。

从2011年到2019年，杨宗银的八年坚持，终于得到了回报。

2018年，谷付星在上海理工大学的实验室辅导学生（照片由本人供应）

同样是浙大毕业的谷付星这样评价：“希望我实验室的老师学生们连续专一苦干，坚持原创，学习宗银师弟的不放弃精神，做出大成果。
末了再次预祝带隙渐变纳米线领域有更新的成果涌现，预祝纳米线光谱仪早日实现手机芯片集成，给大家食品药物医疗带来安全保障。
”

微型光谱仪是什么？真的有说的那么牛吗？这要从牛顿提及。

17世纪，牛顿创造太阳光通过棱镜的折射后可不雅观察到彩色。
这个色散实验推动了光谱仪的出身。
光谱仪可以检测光谱中不同谱线强度，比如可以测出阳光的七彩色中每种颜色光的亮度。
通过对光谱的丈量，可以帮助人们获知大到几百万光年外的星系活动，小到纳米尺度的分子构造。
还可以用来剖析物体中的化学身分，从而用为难刁难空气污染、食品卫生、农作物成长、人体康健状况的检测工具，在科研和工业生产中仍扮演着极为主要的角色。

“光谱仪的微型化是目前科技界面临的一项技能寻衅。
”杨宗银说，目前大部分光谱仪的事情事理仍和牛顿的实验相似，须要用到棱镜或光栅之类的分光元件。
这种光谱仪体积弘大，已无法知足日益发展的光谱运用技能的需求。

但是减小分光和探测元件的尺寸将导致光谱仪的光谱分辨率、灵敏度及动态检测范围显著低落。
杨宗银和互助团队另辟路子，用一种带隙渐变的分外纳米线替代了传统光谱仪中的分光和探测元件，采取和制作电脑芯片类似的工艺在这种纳米线上加工出了光探测器阵列。
他们利用各个探测器对不同颜色光具有不同相应的特性，通过逆问题的求解，从相应函数方程组中重构出所须要丈量的光谱信息。

杨宗银说：“我们沿长度方向对纳米线的组分进行了调控，得到的纳米线在荧光显微镜下不雅观察就像一道彩虹，很随意马虎让人遐想到牛顿三棱镜实验中的七彩色，沿着这个思路我们开始探索用纳米线替代三棱镜，这样可以把传统光学器件的尺寸缩小到纳米尺度，使这些器件在可穿着设备等新兴领域中找到运用。
”

谷付星和杨宗银在浙江大学求学期间，已经发明了在单根纳米线上调控带隙的技能，“普通光谱仪都包含色散原件。
这个是很核心的器件。
但是我们这项事情打破了这个哀求。
利用单根纳米线就可以实现颜色分辨。
”

谷付星说，每个物质都会有相应的光谱旗子暗记，如水、乙醇、糖的接管光谱，荧光、拉曼光谱都不一样。
据此可以确定牛奶的身分，看看哪杯的糖定胜败，含水量多少，及是否含有三聚氰胺等。
如果我们在日常生活中能及时得到物质的光谱信息将会很大丰富我们的生活和天下。

谈及微型光谱仪在现实中的运用，谷付星颇为期待：“通过微型光谱仪，我们能在日常生活中及时获取身边物质的光谱信息，这将会大大丰富我们的生活和天下。
”

只有火柴盒千分之一大小的微型光谱仪，乃至肉眼都无法看清楚，老百姓若何利用呢？

面对迷惑，杨宗银阐明说，微型光谱仪与广泛利用的手机摄像系统具有良好的兼容性，光谱仪可以被集成得手机上，强大的光谱剖析技能就从实验室搬到了普通百姓的手掌上。
今后，只须要取出手机给物体拍个照，就能得到该物体的光谱信息。

获取的这些信息数据，通过手机APP软件，将须要检测的信息和对应数据库中的数据进行比拟剖析，大家就能直不雅观地看出干系身分的含量在一个若何的范围之内。
“这实在就像我们在医院得到的验血报告一样。
不过，要做到这一步，还须要一段韶光来进行后续的研发。
”杨宗银阐明说。

除了运用在电子设备上面，通过后续开拓，等纳米机器人技能成熟，供电和旗子暗记传输的问题办理之后，这种微型光谱仪还有望通过注射植入到人体，用于实时监测人体康健状况，为癌症等疾病检测供应一种新的检测治疗方法。

但是，现阶段的产品研发回勾留在实验阶段。

对付检测人体康健状况这个功能，毕竟是用在人身上，杨宗银非常慎重：“涉及人体的康健实验，会比较麻烦，我们的产品要确保检测结果的精确性，也要符合国家医疗卫生保健的干系标准，这个实现的过程会比较漫长。
”

念念不忘，必有回响。

这两位浙大人以自己在光谱仪研究上倾注的小儿百姓初心和漫长岁月，换来了方便大众生活的科研成果。

祝他们走得更远、更好！

笔墨整合：浙江大学微讯社 陆心怡

内容来源：科技日报《手机装了\"大众透视眼\公众，美食纷纭露出\"大众真面孔\"大众》，严密《天下最小光谱仪问世，手机扫扫可知食品新鲜度、药品身分、艺术品真伪》，钱江《最新！
天下最小光谱仪问世，采取纳米技能，尺寸仅火柴盒的千分之一》

本文编辑：周亦颖

任务编辑：周亦颖