浙江在線9月12日訊 買了青菜，擔心有農藥，拿出手機，打開攝像頭，讓微型光譜儀先幫你檢測一下，是否有農藥殘留。此外，光譜儀還能檢測出食物的新鮮程度、蛋白質含量、糖分含量等。聽上去是不是很「科幻」？實際上，這些將在不久的未來成為現實。
上周，《科學》雜誌發表了一項最新研究成果——微型光譜儀實驗室產品研發成功。這種微型光譜儀，由一根比頭髮絲的千分之一還要細的半導體納米線組成，其總體大小，只有市面上最小光譜儀千之分一，需在顯微鏡下才能看清楚。
這一科研成果，由中國、英國、芬蘭等國的科研工作者合作完成，來自上海理工大學、浙江大學、上海交通大學、南京大學、北京大學等高校的科學家都有參與。
論文的第一作者、劍橋大學石墨烯中心的博士後楊宗銀和共同作者、上海理工大學的副教授谷付星，都是浙大畢業生。而這一成果的起源，還與他們在浙大求學時的一項技術發明有關。
對物質進行光譜分析
現實中有很大用處
17世紀，牛頓發現太陽光通過稜鏡的折射後可觀察到彩色，這個色散實驗推動了光譜儀的誕生。光譜儀是對物質發出的光譜信號進行分析的儀器，可以檢測光譜中不同譜線強度，幫助人們分析物體中的成分。
「每個物質都會有相應的光譜信號。」項目參與者谷付星拿牛奶舉例，其含有的每種成分都有相應的光譜信號。水、乙醇和糖……它們的吸收光譜和拉曼光譜都不一樣。因此，就可以通過光譜分析牛奶的成分比例，還能判斷它是否含有某些有害添加劑，比如三聚氰胺。
「也就是說，藉助光譜儀，可以快速進行食物成分的分析。如果我們在日常生活中能及時獲得物質的光譜信息，對世界的了解也會得到極大豐富。」谷付星說。
目前，光譜儀技術已經成熟，但光譜儀的微型化，遇到了門檻。
市面上最小的微型光譜儀已經縮小至火柴盒大小，但是依然很難滿足日益發展的光譜應用技術的需求。
剛面世的最微型光譜儀
與浙大淵源頗深
此次問世的微型光譜儀，則另闢蹊徑，敏感元件採用的是半導體納米線。
楊宗銀使用一種特殊帶隙漸變納米線替代了傳統光譜儀中的色散和探測元件，通過一種與製作電腦晶片類似的工藝，製作成新的微型光譜儀。這種新產品大大壓縮了體積，解決了光譜儀微型化這一難題。
這根納米線，比人類頭髮絲的千分之一還要細。
2011年，楊宗銀和谷付星還在浙大求學時，他們就已經對這一納米技術有了初步的試驗。他們發明了在單根納米線上調控帶隙的技術，得到的納米線在螢光顯微鏡下觀察起來就像一道彩虹，很容易讓人聯想到牛頓三稜鏡實驗中的七彩色。
「沿著這一思路，我們開始探索用納米線替代三稜鏡，將傳統光學器件的尺寸縮小到納米尺度。」谷付星說。
這項研究的成功，讓研究者很興奮：這樣的微型光譜儀具有便攜、易推廣的特性，非常適合應用在可穿戴電子設備等新興領域。
不僅可以分析食品成份
將來還可植入人體監測健康狀況
談及微型光譜儀在現實中的應用，谷付星頗為期待：「通過微型光譜儀，我們能在日常生活中及時獲取身邊物質的光譜信息，這將會大大豐富我們的生活和世界。」
只有火柴盒千分之一大小的微型光譜儀，甚至肉眼都無法看清楚，老百姓怎樣使用呢？
面對疑惑，楊宗銀解釋說，微型光譜儀與廣泛使用的手機攝像系統具有良好的兼容性，光譜儀可以被集成到手機上，強大的光譜分析技術就從實驗室搬到了普通百姓的手掌上。今後，只需要掏出手機給物體拍個照，就能獲得該物體的光譜信息。
獲取的這些信息數據，通過手機APP軟體，將需要檢測的信息和對應資料庫中的數據進行對比分析，大家就能直觀地看出相關成分的含量在一個怎樣的範圍之內。「這其實就像我們在醫院得到的驗血報告一樣。不過，要做到這一步，還需要一段時間來進行後續的研發。」楊宗銀解釋說。
除了應用在電子設備上面，通過後續開發，等納米機器人技術成熟，供電和信號傳輸的問題解決之後，這種微型光譜儀還有望通過注射植入到人體，用於實時監測人體健康狀況，為癌症等疾病檢測提供一種新的檢測治療方法。
現階段的產品研發，還停留在實驗階段。
對於檢測人體健康狀況這個功能，畢竟是用在人身上，楊宗銀非常慎重：「涉及人體的健康實驗，會比較麻煩，我們的產品要確保檢測結果的正確性，也要符合國家醫療衛生保健的相關標準，這個實現的過程會比較漫長。」
他希望等到技術成熟時，這樣的微型光譜儀只需要幾百塊錢就能讓老百姓輕鬆擁有。那時，光譜檢測技術將真正走進大眾的生活。