【产通社，8月11日讯】一组工程师推出了一种革命性的微型光谱仪，它可以安装在指尖上，以低电压工作，在一毫秒内扫描从紫外到近红外的光。这款改变游戏规则的设备取代了笨重的传统光谱仪，很快就会嵌入智能手机中，为材料分析、生物医学诊断等功能强大的工具就在您的口袋里。其微型光电探测器通过简单的电压变化来改变光灵敏度，在小于像素的封装中提供速度和精度。

紧凑型光谱法的突破

研究人员开发了一种开创性的光谱仪，该光谱仪比现有型号小得多，但仍然能够精确检测从紫外线到近红外线的宽范围内的光的长度。这一进步为紧凑型手持光谱工具打开了大门，并可能导致创建由这些微型传感器阵列构建的高分辨率成像光谱仪。

该论文的通讯作者、机械和航空航天工程教授布伦丹·奥康纳（Brendan O ' Connor）表示：“光谱仪是帮助我们根据光与这些材料相互作用时的变化来了解各种材料的化学和物理性质的关键工具。”北卡罗来纳州立大学。“它们用于从制造业到生物医学诊断等各种应用。然而，市场上最小的光谱仪仍然相当笨重。

像素大小的光谱仪

奥康纳说：“我们创造了一种光谱仪，它在低电压下运行快速，并且对宽光谱的光敏感。”“我们的演示原型只有几平方毫米大小-它可以安装在你的手机上。如果你想的话，你可以把它做得像一个像素那么小。”
这种创新设计使用了一个微型光电探测器，可以在与给定材料相互作用后捕获不同波长的光。通过调整施加在光电探测器上的电压，研究人员可以控制它对哪些波长最敏感。

毫秒级精度、最低功耗

“如果你快速地向光探测器施加一定范围的电压，并测量每个电压下捕获的所有光的长度，你就有足够的数据，一个简单的计算程序就可以重建穿过目标材料或反射的光的准确特征，”奥康纳说。“电压范围不到一伏，整个过程可以在不到一毫秒的时间内完成。”

之前创建微型化光探测器的尝试依赖于复杂的光学器件、使用高电压，或者对如此宽的波长范围不那么敏感。

性能与传统设备相匹配

在概念验证测试中，研究人员发现他们的像素大小的光谱仪与传统光谱仪一样准确，并且灵敏度与商用光检测设备相当。
“从长远来看，我们的目标是将光谱仪推向消费市场，”奥康纳说。“该技术的规模和能源需求使得整合到智能手机中成为可能，我们认为这使得一些令人兴奋的应用成为可能。从研究的角度来看，这也为改善成像光谱学、微观光谱学和其他在实验室有用的应用铺平了道路。”

查询进一步信息，请访问官方网站
https://scitechdaily.com/this-tiny-device-could-turn-your-phone-into-a-lab-grade-spectrometer/，以及
DOI: 10.1016/j.device.2025.100866。（镨元素，产通数造）