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量子点光谱仪检测代谢废物 未来医疗带来革命性技术

2016-07-30 00:07
汉水狂客
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  量子点是一种非常微小的纳米材料,它只有人头发丝的万分之一到十万分之一大小,通常当一个宏观材料的体积和大小被改变时,其颜色并不会发生变化,因为颜色是它的本征状态。但是当一个材料的尺寸是头发丝的万分之一到十万分之一时,该材料的颜色会随着它的大小变化而变化,变化过程精细到每增加一个原子或减少一个原子都会令颜色发生改变。

  微型光谱传感器可应用至手机摄像头

  因为光谱本身是非常细分的颜色,科学家能够用量子点材料所提供的一个庞大的颜色体系库对光谱进行颜色解读。

  量子点的另一个特点就是可以在液态时被加工、成型、集成。基于这一特点,可以将很多种这样的不同材料集成为一类大家所熟悉的硬件形式,例如手机摄像头,从而实现了将大型的光谱仪器转化为手机摄像头中的传感器。这样的量子点光谱传感器可以缩小至针孔大小,在专业度不变情况下,成本却大大降低。

  胶体量子点被打印至摄像传感器表面示意图

  微型光谱仪的制成过程如下:首先,把量子点溶液进行特殊加工。然后,因为它非常微小,所以使用它可以像打印机里的墨水一样,把它打印到基底上,形成一个阵列的薄膜。然后把这个量子点薄膜与手机摄像头里面用的检测器阵列附和在一起,概念上就构成了一个光谱议。

  通过对光谱仪的结构和算法的重新定义和设计,一部微型光谱仪就诞生了。在现有条件下,这种微型光谱仪最小尺寸可达约1立方毫米。

  当微型传感器植入智能手机后,用户可以通过摄像头进行食品、药品、个人健康等检测,传感器甚至能够植入人体,进行各项健康指标的检测。

  光谱传感器应用领域广泛,将成为人类智慧金字塔的坚实基础

  光谱的传感功能还可以应用于农田中污染物与水质量的检测,以及食品生产、加工、运输等环节过程的监控,这一监控过程在消费者终端就可以实现。结合互联网与大数据,便可以将看似孤立、遥远甚至毫无类比性的事件中必然的因果关系挖掘出来,这一过程能够减少生产、生活中的损失。

  QDChip公司在做是事就是突破光谱信息依托传统的仪器手段难以实时获取的技术瓶颈,将新型纳米晶材料——量子点与成像感光元件结合,开发出芯片大小的低成本、便携式量子点光谱传感器,从而实现用手机等便携设备进行物质成分分析和检测的功能。

  本科期间,鲍捷跟随李亚栋院士进行纳米材料及纳米技术的研究,鲍捷博士研究课题是用飞秒超快激光研究分子动力学的过程,这些研究都是比较基础的,所以博士后期间鲍捷希望能从事应用方面的研究。

  鲍捷说:“我博士后期间所在的课题组是国际上最早做量子点的组之一,课题组研究人员近年来致力于量子点在不同方向上的应用研究,如太阳能电池、显示器、光检测器及生物标记领域的应用。”

  鲍捷曾在美国工作、生活多年,他一直对新技术的商业化有较大兴趣,希望能够将一个新技术运用于现实生活。

  人类可以从数据中得到信息,信息可以转化为知识,帮助人类获得智慧。面对庞大繁杂的数据,大量的传感器可以帮助人类捕捉信息。鲍捷表示,光谱传感器在不久的将来能够成为智慧的金字塔不可或缺的坚实基础。

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