我科研团队设计出一种微型低成本便携式重建型光谱仪
转自：中国科技网
科技日报记者史俊斌通讯员王格王昱程
记者21日从西安电子科技大学获悉，该校光电工程学院红外物理与工程团队利用光化学重塑技术，对金纳米棒及薄膜光谱透过率进行原位调节，设计出一种微型低成本便携式重建型光谱仪。相关科研成果近日在线发表于国际期刊《Acs光子学》。
光谱，被称为物质的“指纹”，通过对物质的透射、反射、吸收或发光光谱的分析，便可得知物质的光学特征、温度、元素成分等信息。光谱仪便是获取光谱信息的重要工具，相比于实验室中笨重且昂贵的传统台式光谱仪，更多场景的使用需求也使得对光谱仪微型化、便携化的“呼声”越来越高。而利用光谱计算重建技术的重建型光谱仪因其结构简单、尺寸小巧，近年来已成为光谱仪微型化的一种重要策略。
金是一种贵金属材料，物理化学性质非常稳定。而金纳米颗粒根据尺寸和形状，可以表现出独特的光学特性，其光谱吸收特征可以随着棒的长度和直径的比例的变化而改变。在成像传感器表面的聚合物薄膜内，内嵌着一种被称为金纳米棒的棒状金纳米颗粒。该团队引入光化学重塑技术，利用金纳米棒的光热效应和再成型化学反应，在原位改变金纳米棒的长径比，从而达到改变薄膜的光谱透射率的目的。
“针对金属纳米颗粒的光热与光化学重塑现象已被广泛研究，我们发现该效应可应用于重建型光谱仪滤光器件的加工。”西安电子科技大学光电工程学院博士研究生叶云龙说，“我们针对金纳米棒—聚乙烯吡咯烷酮薄膜使用了光化学重塑技术，获得了具有丰富光谱透射特征的滤光器件”。
“重建型光谱仪使用的色散元件或滤波器目前大多采用复杂且昂贵的微纳加工制造工艺，相比之下，利用光化学重塑金纳米棒聚合物薄膜的技术，可以实现滤光结构的低成本快速制造和灵活设计，而且这种技术并不限于金纳米棒这种材料。”团队指导教师王昱程说。
据介绍，实验验证了该重建型光谱仪设计思路的可行性，所加工的样机可对600纳米至700纳米范围内的光谱具有较好的窄带和宽带光谱重建效果。
（受访者供图）