拍照、测血糖、鉴定宝石，放入手机即可
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我们普通人如何在日常生活中使用高端科技呢？
相信很多旅游的朋友应该都能得出这两个答案：便宜+方便。
一次偶然的机会，世超注意到了最近的青橙奖（该奖项旨在表彰35岁及以下的中国年轻学者）名单中的一项有潜力的技术。
如果顺利的话，可能真的会为我们增添又一个高科技工具，让手机等电子设备拥有新的传感器。
届时，或许可以用手机拍照来辨别饮料中是否含糖、鉴定宝石真伪，甚至可以准确无创地测量血糖。
而这个新型“传感器”，就是浙江大学青年教授杨宗银研发的微型光谱仪。 它与瓶盖大小相同，价格从几万到50元不等。
小编甚至用了三个最好的词来形容这一成果：全球最先进的材料合成、最精湛的实验技巧、最巧妙的算法。
剑桥大学还用了“超越牛顿光学实验的极限”这样的奉承词。
而网友们也在青橙奖名单出炉后，将杨宗寅推上了知乎榜首。
之所以有这么高的评价，是因为光谱仪要做小其实太难了。
而这与光谱仪的原理是分不开的。
这么说吧，当牛顿发现白光经过棱镜后会分散成不同的颜色。
受此启发，科学家们还用光照射各种物体，并使用棱镜来分析它们透射或反射的光。
结果，有了新的发现。 不同物体所分散的单色光具有不同的强度。
将这些不同强度的单色光绘制成图像就是我们通常所说的光谱图。 。
即使对于不同类型的牛奶，光谱也存在细微的差异。
光谱仪所做的就是捕捉这些物体的光谱特征，并绘制出具体的光谱图。
根据这些特征，专业人员还可以对物质的结构和成分进行一波分析。
现在，经过这么多年的发展，光谱仪不再局限于可见光。
红外线、紫外线、X射线等不可见光也有相应的仪器。
如今，光谱仪的应用范围也相当广泛。 比如可以检测半导体中硅的纯度，还可以检测我们的皮肤增生、毛发损伤等。
不管怎样，在天文学、半导体、汽车、食品检测、化妆品分析等领域，光谱仪都有其一席之地。
然而，这些传统光谱仪的底层逻辑是牛顿色散原理，棱镜、光栅等体积庞大的部件肯定是少不了的。
如果我们想在此基础上缩小光谱仪的尺寸，基本上没有机会。 。 。
唯一有效的方法只能是用刀的最低原理——除了使用棱镜和光栅之外，我们还能如何分离特定波长的光。
自20世纪90年代以来，许多科学家专门研究这个方向。
到目前为止，除了最基本的色散之外，还有计算重构、傅里叶变换、窄带滤波等方法。
科学家们还根据这些方法开发了很多微型光谱仪，比如可以手持的，或者手掌大小的等等。
但遗憾的是，这些微型光谱仪用于特定领域，而且由于技术难度较大，价格甚至比传统的还要高，小的就要十万以上。
而杨宗银也是一位老机械爱好者。 发现这条轨迹后，他立即开始了微型光谱仪的研究。
并且由于他的跨专业学术背景，他拥有机械工程本科学位和光电子学硕士学位。
于是他打算从头开始打造一台微型光谱仪，包括最基本的部分设计以及里面的核心光学部件。
但这并不像用手摩擦键盘那么容易。 毕竟还有很多技术问题等待解决。
据杨宗银介绍，最困难的部分是内部的光谱和检测部件。
为了解决这一部分，杨宗银把目光投向了我们上面提到的窄带滤波方法。
他计划创建一个窄带，通过它可以将光“过滤”成各种颜色的单色光。
然而，就这样一件事，他就花了八年的时间。
在他攻读博士学位的头三年里，仅失败的设备就有大约 150 个。 当他遇到瓶颈时，他就暂时搁置了。
最终，在2018年，他创造了理想的窄带。
它还有一个通俗的名字：彩虹梯度半导体纳米线。
它的厚度只有人类头发的千分之一，但它可以非常有效地捕获光线。
这是因为纳米线每段的材料完全不同，主要特征是梯度。
导线的一端是CdS（硫化镉），另一端是CdSe（硒化镉）。
中间填充的是两种材料之间的过渡，这意味着化合物中的硫元素逐渐减少，硒元素逐渐增加。
这样，能够响应不同波段的材料就聚集在一条线上，就像彩虹一样。
杨宗银介绍，只要更换合适的材料，光谱仪就可以像更换圆珠笔笔芯一样，将工作波段从可见光扩展到中红外光。
不管怎样，只要确保整个纳米线是梯度的即可。
结果公布后，杨宗寅并没有停下来。 他还计划将开发的微型光谱仪放入手机或手表中。
消息称，经过近年来的改进，新型微型光谱仪的制备工艺已逐步标准化。
据估算，建造这样一台光谱仪的成本不到十块钱。
当然，由于目前还是实验室的成果，世超估计距离大规模量产还很遥远，还需要耐心等待。
但在现阶段，这个成就已经是一个巨大的飞跃了。
包括杨宗银本人也很期待未来人们会利用微型光谱仪做出哪些应用，做出什么样的花样。
世超觉得这就像计算机的历史一样。
当计算机还使用真空管时，一台机器就要占用两个教室的空间，而且它的应用领域也很窄，多是军事场景。
但后来晶体管的出现，直接彻底改变了计算机领域。 随着芯片领域的发展，计算机的体积和成本也直线下降。
到上世纪末，计算机已经进入了许多普通百姓的家庭。
世超还相信，当技术成熟后，将很容易将微型光谱仪集成到我们的电子产品中。