微光谱仪可以在您的智能手机上启用分析

使用智能手机检查空气的清洁程度，食物是否新鲜或是否是恶性肿块。由于新的光谱仪非常小，可以在移动电话中轻松便宜地集成，因此所有这一切都更近了一步。TU Eindhoven开发的小型传感器与科学实验室中使用的普通桌面模型一样精确。研究人员于12月20日在Nature Communications杂志上介绍了他们的发明。

光谱分析，可见光和不可见光的分析，具有广泛的应用范围。每种材料和每种组织在光吸收和反射方面都有自己的“足迹”，因此可以通过光谱测定法识别。但是精确的光谱仪很大，因为它们将光分成不同的颜色(频率)，然后分别进行测量。在光被分开之后，具有不同频率的光束仍然彼此重叠;因此，高精度测量只能在分裂后几十厘米处进行。

埃因霍温研究人员开发了一种巧妙的传感器，能够使用一种特殊的“光子晶体腔”以完全不同的方式进行这种精确测量，这种“光子晶体腔”只有几微米的“陷阱”，光线落入其中并且无法逃逸。该陷阱包含在膜中，捕获的光产生微小的电流，并且测量该电流。博士生ŽarkoZobenica制作了腔体，使其非常精确，仅保留非常小的频率间隔，因此仅测量该频率的光线。

为了能够测量更大的频率范围，研究人员将两个膜非常紧密地放在另一个上面。两个膜相互影响：如果它们之间的距离略有变化，那么传感器能够检测到的光频率也会发生变化。为此目的，由Andrea Fiore教授和副教授Rob van der Heijden监督的研究人员合并了MEMS(一种微机电系统)。这种机电机构允许改变膜之间的距离，从而改变测量的频率。最后，传感器覆盖大约30纳米的波长范围，在该波长范围内，光谱仪可以辨别出数十万个频率，这是非常精确的。

为了证明其有用性，研究团队展示了几种应用，包括气体传感器。他们还通过巧妙地利用每当两个膜相对于彼此移动时检测到的频率改变这一事实，制造出极其精确的运动传感器。

Fiore教授预计，在新的光谱仪真正进入智能手机之前还需要五年或更长时间，因为目前覆盖的频率范围仍然太小。目前，传感器仅覆盖了最常见光谱的几个百分点，即近红外光谱。因此他的小组将致力于扩展可检测的频谱。他们还将把一个额外的元件与微光谱仪集成在一起：一个光源，它将使传感器独立于外部光源。

鉴于应用范围广泛，预计微光谱仪最终将成为智能手机与相机一样重要的元素。例如，测量二氧化碳，检测烟雾，确定您拥有的药物，测量食物的新鲜度，血糖水平等。

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