提高技術(shù) 天基量子點(diǎn)光譜儀越來越小型化

　　Mahmooda Sultana，是NASA哥達(dá)德太空飛行中心（位于馬里蘭州格林貝爾特）的工程師，他正在與麻省理工學(xué)院的化學(xué)教授Moungi Bawendi合作，開發(fā)一個(gè)基于新興量子點(diǎn)技術(shù)（Bawendi團(tuán)隊(duì)開發(fā)）的成像光譜儀原型機(jī)。

　　提高技術(shù)水平，天基量子點(diǎn)光譜儀越來越小型化

　　美國宇航局的技術(shù)專家與一項(xiàng)新的納米技術(shù)的發(fā)明者進(jìn)行了合作研究，該技術(shù)能夠轉(zhuǎn)變太空科學(xué)家建造光譜儀的方式。光譜儀是所有科學(xué)領(lǐng)域用來測(cè)量光（天體發(fā)出的，包括地球的）的特性的最重要裝置。

　　美國宇航局的中心創(chuàng)新基金為這項(xiàng)具有開創(chuàng)性的、高風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)提供了資金支持。

　　量子點(diǎn)是上世界80年代早期發(fā)現(xiàn)的一種半導(dǎo)體納米晶體。肉眼不可見，根據(jù)它們的尺寸、性質(zhì)和化學(xué)成分，量子點(diǎn)可以吸收不同波長的光。該技術(shù)有望應(yīng)用于依賴光分析的領(lǐng)域，包括智能手機(jī)攝像頭，醫(yī)療設(shè)備和環(huán)境測(cè)試設(shè)備。

　　“這是該技術(shù)領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)，” Sultana說。她所指的是，她認(rèn)為能夠讓天基光譜儀小型化和革命化的技術(shù)，尤其是那些應(yīng)用于無人飛行器和小型衛(wèi)星上的光譜儀?！八_實(shí)可以簡化儀器的集成?！?br />
　　吸收光譜儀，顧名思義，根據(jù)它們吸收的光的頻率或波長可以測(cè)量光的吸收，因?yàn)樗鼈兡軌蚺c樣本相互作用，如大氣氣體。

　　穿透樣本或與樣本相互作用之后，光線到達(dá)光譜儀。傳統(tǒng)的光譜儀利用光柵、棱鏡或干涉濾光片將光分解成其組成成分的波長（它們的探測(cè)器像素），然后探測(cè)產(chǎn)生光譜。光譜吸收的越強(qiáng)，特定化學(xué)物質(zhì)存在的就越多。

　　由于設(shè)備小型化，天基光譜儀越來越小型化，但是它們的尺寸仍然較大。Sultana說：“高光譜分辨率對(duì)于利用光柵和棱鏡的設(shè)備來說需要長的光路。這就導(dǎo)致的設(shè)備體積大。而量子點(diǎn)就像過濾器一樣，根據(jù)它們的尺寸和形狀吸收不同波長，我們可以建造一個(gè)體積小的設(shè)備。換句話說，你可以不用光學(xué)零件，如光柵、棱鏡、干涉濾光片?！?br />
　　同樣重要的是，該技術(shù)能夠讓儀器開發(fā)人員產(chǎn)生幾乎無限數(shù)量的不同量子點(diǎn)。當(dāng)它們的尺寸減小時(shí)，量子點(diǎn)吸收的光的波長也將減少?！斑@樣就可以產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)可調(diào)的，獨(dú)立的一組吸收濾波器，其中每個(gè)像素都是由特定尺寸、形狀或成分的量子點(diǎn)組成。我們可以精確控制每個(gè)量子點(diǎn)的吸收。我們就能夠定制儀器，用高光譜分辨率來觀察不同波段?！?br />
　　有了NASA的技術(shù)支持，通過熱真空和振動(dòng)試驗(yàn)，Sultana正在開發(fā)論證一個(gè)對(duì)可見光（太陽和極光成像必需的）敏感的20-by-20量子點(diǎn)陣列。該技術(shù)可以擴(kuò)展到更廣的波長范圍，從紫外光到中紅外光，這些光線在地球科學(xué)、太陽物理學(xué)和行星科學(xué)等許多空間應(yīng)用中都可以找到，她說。

　　通過協(xié)作，Sultana正在為立方體衛(wèi)星應(yīng)用開發(fā)一個(gè)概念儀器，麻省理工學(xué)院的博士生Jason Yoo正在研究一項(xiàng)技術(shù)，合成不同易制毒化學(xué)品來創(chuàng)建量子點(diǎn)，然后將它們打印到合適的承印物上。“最后，我們想要將量子點(diǎn)直接打印到探測(cè)器像素上，”她說。

　　“這是一項(xiàng)非常新穎的技術(shù)，” Sultana補(bǔ)充道，不過她也承認(rèn)現(xiàn)在還處于開發(fā)的早期階段?！暗?，我們正在努力，快速地提高技術(shù)水平。將會(huì)有幾個(gè)太空科學(xué)任務(wù)從這項(xiàng)技術(shù)中受益?！?br />