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最近几年来，光谱仪的小型化已经成为业界关注的焦点。在人们日常生活所用的手机中，大部分都有一个摄像头，这个摄像头实际上就是传统数码照相机的小型化。作为一个成像设备，手机摄像头无法读出被拍摄物体的光谱信息（没有定量的波长数据，不利于检测特定分子或者原子，也无法评估特定波长的光对人体的影响）。随着人们生活水平的提高，在实际的高质量生活中，人们对一些物体的光谱信息已经有了很高的需求：比如，人们需要测试一下新买电脑显示器的蓝光辐射剂量有没有超标；人们也需要测量一下卫生巾里的荧光剂有没有超标；人们在买水果的时候也想知道面前的两个西瓜哪个更甜一些。要满足这些现实生活的需求，我们需要一台小型的廉价的光谱仪。 在光谱仪器业界，人们最渴望的是把光谱仪也集成在手机的摄像头里。 这种渴望是可以被实现的吗？为了回答这个问题，蝌蚪君独家专访了清华大学电子工程系博士生导师、量子点光谱仪的开拓者鲍捷。 谁是鲍捷？ 鲍捷告诉蝌蚪君，他1983年出生在山西太原，后来在山西省实验中学读高中（该学校是晚清名臣张之洞创办的，是一所历史名校）。2002年，鲍捷考入清华大学化学系，主要是跟随李亚栋教授（主要从事无机纳米材料合成化学研究，后来2011年被评为院士）做研究。
读本科期间，鲍捷特别活跃，不但担任班长，还在学生会工作，同时他还在清华大学军乐队吹长号，也参加一些全国性的大学生艺术比赛。 蝌蚪君：“你参加那么多活动会影响你的学业吗？” 鲍捷：“不会啊，这就好像锻炼身体一样，运动锻炼回来脑子会更清晰，学习与工作效率也会更高。” 本科毕业以后，在李亚栋教授的建议下，鲍捷来到美国布朗大学留学，一开始他还是继续本科期间的磁性纳米材料的研究方向，后来他改行从事功率在毫瓦级别的飞秒激光对一些有机分子的作用研究，所谓飞秒激光，一般来说是时间尺度上为10的-15次方秒的激光脉冲。也正因此这次研究方向的改变，使得鲍捷不但有了纳米材料的知识，而且也有了光谱学的知识，这为他后来提出“量子点光谱仪”技术思想奠定了一定的现实基础。 2010年，鲍捷从布朗大学提前一年博士毕业，他来到波士顿的麻省理工学院做博士后研究。在这一阶段，鲍捷觉得自己应该去开发一款仪器，“不但有实用性，而且还要有商业价值”，他设想用一种叫做“量子点”的纳米材料做一台小型化的光谱仪，这种光谱仪可以集成到手机摄像头里。 量子点与光谱的关系 随着《上帝掷骰子吗？量子力学史话》以及《日出：量子力学与相对论》等科普书籍的热卖，“量子力学”这一新科技概念已经开始普及到中国老百姓的心中。所谓“量子点”实际上是一些尺寸在纳米级别的材料。所谓“纳米”就是10的-9次方米，1纳米放大10亿倍就是1米。 在纳米尺度，鲍捷意识到一种“波长与尺度的相关性”，也就是说，一个量子点就好像是一个气球，它是可大可小的，这个气球尺寸大小的不同，会发出（或者吸收）不同颜色（也就是波长）的光。
这个现象可以用量子力学来解释，但作为一个具有一定商业敏感性的科学家，鲍捷意识到，这个“波长与尺度的相关性”可以被用来开发一款小型的光谱仪，这背后可能有巨大的市场。于是，在美国麻省理工学院的鲍捷把这个想法写成了美国专利，作为他商品化产业化这种小型光谱仪的第一步（在专利保护领域，不需要做出实际产品，只需要画出产品的基本原理思想就可以先申请专利）。 随后，通过一个叫做“科信”的手机app软件（科信在科学家中间比较流行，因为可以写公式，所以相当于一个科学家们用的微信），鲍捷把这个做小型光谱仪的核心思想告诉了他的师姐曾蓓教授。曾蓓当时在加拿大，也觉得这个想法切实可行，鼓励鲍捷对这个想法进行深入研究与探索。 量子点光谱仪的技术细节 太阳是我们地球上的人类最常见的光源，我们人类是在太阳附近进化出来，因为我们人类的眼睛进化过程实际上受到太阳温度的控制。太阳的温度决定了发射出来的太阳光的主要波长在500纳米左右，因此我们人类能看到的可见光的波长也在500纳米附近。比200纳米波长更短的光，一般被称为紫外线，对人类的皮肤有一定的破坏作用，长时间在紫外线下照耀可能会引起皮肤癌。 鲍捷告诉蝌蚪君，在美国有很多人喜欢晒太阳，因为美国白人本身就缺乏黑色素，所以更容易得皮肤癌。因此鲍捷觉得一个能测出不同波长的紫外线含量的小型光谱仪如果集成到手机里肯定会受到美国市场的欢迎，这也成了他探索量子点光谱仪的一个潜在的商业动机。 蝌蚪君：“你研发的那个量子点光谱仪对紫外到红外的各个波长都有响应，那么这些量子点是同一种无机材料吗？“ 鲍捷：“不是，我们使用好几种不同的量子点材料，来覆盖比较宽的光谱范围。” 说完这句话，鲍捷向蝌蚪君展示了覆盖不同波长处的量子点材料的一张“核心技术资料图”。 蝌蚪君：“听说你原来一开始是拿量子点来做太阳能薄膜电池，这个不需要考虑光谱分辨率。但是后来你用它做光谱仪——但很明显，量子点的尺寸大小是离散的，不同的尺寸对应不同的波长，因此你只能在一些分立的波长上来检测光谱，而不能像光栅光谱仪那样做到连续的光谱检测。“ 鲍捷：“你说的对，但我们可以用很多不同尺寸的量子点来连续逼近，中间不连续的部分我们可以在数据处理的时候人工拟合起来。总体上我们的设计已经有比较好的分辨率，可以满足现实生产与生活中的很多光谱检测的需求。而且，我们的量子点光谱仪具有很强的价格优势。” 蝌蚪君对鲍捷的采访持续了1个小时，作为“青年千人”科学家 ，鲍捷年轻而且帅气，具有强烈的实干精神。他是一个能把科学技术应用到实际生活的创新型人才，而不是那种书呆子式的研究者。蝌蚪君相信，未来有一天，我们的手机摄像头里可能会装上鲍捷等人开发的小型光谱仪。
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