工程师们开发了一种微型光谱传感器，能够以显著的精确度识别广泛的材料。
这种新的微型光谱传感器有潜力彻底改变我们对医疗保健、食品安全以及众多其他领域的处理方式。
想象一下使用可以检测疾病、识别假药或提醒用户腐坏食品的智能手机。光谱传感是一种强大的技术，通过研究材料与光的相互作用来识别材料，揭示人眼无法感知的细节。
历史上，这项技术依赖于大型而昂贵的系统，限制在实验室和工业环境中。然而，想象一下如果这项技术能够缩小到可以装入智能手机或可穿戴设备中呢？
来自芬兰阿尔托大学的研究人员将紧凑的硬件与先进的算法相结合，生产出一种有效的工具，该工具小巧、经济实惠，能够在医疗保健、食品安全和自动驾驶汽车等行业应对现实挑战。
“这就像艺术家学习区分无数细微颜色的方式，”首席教授和研究员Zhipei Sun解释说。“我们的设备被‘训练’以识别肉眼看不见的复杂光模式，达到了与实验室中大型传感器相当的准确度。”
与依赖于大型光学元件如棱镜或光栅的传统光谱传感器不同，这种新的传感器通过其对光的电反应来区分光谱数据，使其非常适合集成到紧凑型设备中。研究人员展示了其基于光致发光特性识别材料的能力，这些材料包括有机染料、金属、半导体和电介质。
“我们开创的光谱传感技术简化了材料识别和成分分析的挑战，”近期在阿尔托大学捍卫博士论文的研究的首席作者Xiaoqi Cui表示。这一显著创新结合了可调节的光电接口和复杂的算法，为集成光子学及其他应用铺平了道路。
在训练过程中，设备暴露于各种光颜色下，使其能够“学习”并为每种光创建独特的电模式。这些模式随后由智能算法进行解析，使传感器能够准确识别材料并评估其属性，基于它们与光的相互作用。
传感器的尺寸仅为5微米乘5微米——一个面积是人类头发直径的200倍小——其峰波长识别准确度达到了约0.2纳米，能够区分数千种颜色。该传感器的核心是一个精确制造的光电接口，可以通过电压调节实现电流的准确控制。这种卓越的灵活性使传感器能够以多种独特方式与光相互作用，形成“多维光响应”。
“这项工作在使光谱识别对所有人可及方面具有重要进展，”博士研究员和共同第一作者Fedor Nigmatulin说。“通过将这种超紧凑的硬件与智能算法相结合，我们离开发微型、便携式光谱仪的目标又近了一步，这最终可能彻底改变消费电子产品。”
凭借其创新的性能、可调的设计和适应性，研究团队设想这款微型传感器将很快赋予日常设备先进的光谱特性。
该研究于1月22日在线发表在《Science Advances》期刊上。
