應(yīng)用展示
SHOW
量子點(diǎn)光譜傳感技術(shù)是一項(xiàng)身處世界科技前沿、自主研發(fā)、領(lǐng)跑全球的創(chuàng)新技術(shù)發(fā)明。清華大學(xué)博士生導(dǎo)師鮑捷教授于2015年在世界頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了該研究成果《基于膠體量子點(diǎn)納米材料的光譜儀》，得到了科學(xué)界的廣泛關(guān)注與高度評價(jià)，被稱為“顛覆性”技術(shù)。
量子點(diǎn)光譜芯片體積、重量比傳統(tǒng)光譜儀縮小千倍，從大體積設(shè)備到針尖大小的傳感器，性能依舊領(lǐng)先。
量子點(diǎn)光譜儀采用新型納米材料量子點(diǎn)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)光譜儀中的光柵、棱鏡等元器件，開辟光譜傳感領(lǐng)域跨學(xué)科交叉融合的先河。
將不同尺寸的量子點(diǎn)材料陳列集成為微型芯片，讓大型光譜儀走進(jìn)日常生活中，開啟對物質(zhì)基礎(chǔ)信息的采集與大數(shù)據(jù)分析，引領(lǐng)光譜數(shù)據(jù)的智能化創(chuàng)新應(yīng)用。
通過無處不在的“科技之眼”，為人類認(rèn)知世界增加全新的維度;實(shí)現(xiàn)對多種物質(zhì)的智能化實(shí)時(shí)實(shí)地檢測、鑒別和監(jiān)控，重塑人們的生產(chǎn)和生活方式。
量子點(diǎn)光譜儀的工作原理是基于測量通過CQD濾波器的光譜總透射強(qiáng)度。它通過對每個(gè)CQD濾光片重復(fù)這種強(qiáng)度測量，從而產(chǎn)生一組透射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)。然后，使用線性回歸方法進(jìn)行光譜重建，即找到一組重建光譜，使得測量的透射光強(qiáng)度與一組數(shù)值計(jì)算強(qiáng)度之間的差值的平方和最小化。這樣就得到了每個(gè)CQD濾光片測量的重建入射光譜和透射光譜的乘積，與波長相關(guān)。
通過同時(shí)使用一組光檢測器測量一組強(qiáng)度，可以使量子點(diǎn)光譜儀的操作更高效。每個(gè)光檢測器都與指定的CQD濾波器耦合。通過將光檢測器的集合排列成小型化的二維檢測器陣列，例如電荷耦合器件（CCD）陣列檢測器，并將CQD濾波器集成到CQD濾波器陣列中并耦合到檢測器陣列，量子點(diǎn)光譜儀可以以快照方式進(jìn)行光譜測量，無需掃描或切換濾光片。
圖1 量子點(diǎn)光譜儀的工作原理
圖2 量子點(diǎn)濾光片和量子點(diǎn)光譜儀
為了評估量子點(diǎn)光譜儀的性能，研究人員展示了使用白光源和一組光學(xué)濾波器產(chǎn)生的四個(gè)任意光譜的測量結(jié)果（圖3.a-d）。這些結(jié)果表明，量子點(diǎn)光譜儀能夠準(zhǔn)確再現(xiàn)光譜的所有主要特征。重建光譜與商用光譜儀測量的參考光譜之間的差異主要來自一些細(xì)微的特征，這些特征可能受到系統(tǒng)測量誤差和所使用的CQD濾波器數(shù)量的影響。
量子點(diǎn)光譜儀還被用于測量熒光樣品的發(fā)射光譜（圖3.e），發(fā)射峰范圍從450 nm至650 nm。如圖3.f所示，量子點(diǎn)光譜儀測量的發(fā)射光譜與標(biāo)準(zhǔn)熒光光譜儀測量的發(fā)射光譜相匹配。為了驗(yàn)證量子點(diǎn)光譜儀的光譜分辨率，研究人員使用帶寬為2 nm的單色光，集中在不同波長，并獲得了準(zhǔn)確的光譜（圖3.g）；他們還準(zhǔn)確地測量了小到1 nm的峰值位置的波長偏移（圖3.h）。進(jìn)一步的分析表明，量子點(diǎn)光譜儀可以分辨出兩個(gè)相隔2–3 nm的峰。
圖3 量子點(diǎn)光譜儀測量
相關(guān)產(chǎn)品鏈接：
