一个国际研究团队开发了一种小于人类头发直径的中红外光谱仪。

凭借从检测温室气体到使自动驾驶车辆更安全的潜在应用，近年来人们对开发紧凑型片上光谱仪非常感兴趣。测量光光谱信息的传统光谱仪体积庞大且昂贵。片上光谱仪将大大扩展该技术的应用和可访问性。

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为了实现这一目标，美国、以色列和日本的一个研究人员团队开发了一种超紧凑型中红外光谱仪。这项工作是丰年夏实验室Barton L合作的结果。耶鲁大学Weller工程与科学副教授；以色列Bar-Ilan大学的Doron Naveh教授；日本国家材料科学研究所的渡边健二和谷口隆。这些发现最近发表在《自然光子学》上。

该设备采用了黑磷（BP），这是一种长期以来一直是夏实验室焦点的材料，用于基于单个可调光电探测器的光谱仪，该光谱仪在2至9微米波长范围内运行。该材料厚度约为10纳米，允许用户调整光物质相互作用以捕获不同的光谱成分——这是设备成功的关键。此外，高级算法在这种光谱仪中发挥着同样重要的作用，部分将光谱学的先天复杂性从硬件转移到软件。

光谱仪的尺寸为9×16平方微米，比人类头发的横截面小得多，其尺寸可与测量的光波长相当。即使有可能使设备变小，也不会显示多少改进，因为由于衍射，在通常情况下，光线无法聚焦到比其波长小得多的地方。

实现如此具有终极紧凑性的高性能光谱仪是非常令人兴奋的。Bar-Ilan大学的Doron Naveh预计，正如这项工作所示，同时利用硬件和软件进步的原则将导致医学、农业和食品质量控制的商业应用。

使用传统的光谱仪，光被组成光谱的颜色分割。

夏实验室的博士生、该研究的主要作者Shaofan Yuan表示，这款光谱仪比传统的分光光谱仪具有优势，因为光线不需要在空间上分为不同的部分。

与传统的光谱仪不同，该系统不依赖干涉仪或可调谐红外激光器等先进光学组件。这为光谱仪的极端小型化打开了可能性，并可以实现片上、负担得起的中红外光谱和光谱成像。研究人员指出，汽车、无人机和卫星通常配备红外摄像机，可以拍摄灰度热成像，以检测行人、车辆和其他危险。夏实验室的光谱仪对此类潜在威胁具有更高的检测能力，因为光谱信息可以持续测量，尽管分辨率适中。此外，它在遥感中也很有用。

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