指尖上的實驗室！手機秒變高階光譜儀的驚人科技

工程師團隊最新研發出一款革命性的微型光譜儀，體積僅有指尖大小，卻能在不到千分之一秒的時間內完成從紫外線到近紅外線的光譜掃描。這項突破性技術將徹底改變傳統光譜儀笨重的形象，未來可望整合至智慧型手機中，讓大眾隨時隨地享受專業級的材料分析與生醫檢測功能。

這款微型裝置的核心技術在於其超精巧的光電探測器，透過簡單的電壓調節就能改變感光特性，體積甚至比單個畫素還要小。北卡羅來納州立大學機械與航空工程學系教授、本研究通訊作者布蘭登·歐康諾指出：「光譜儀是分析物質化學與物理特性的關鍵工具，從工業製造到醫療診斷都有廣泛應用。但現有市售最小型的光譜儀仍嫌過於笨重。」

「我們開發的光譜儀不僅反應快速、工作電壓低，還能偵測廣泛的光譜範圍。」歐康諾教授興奮地表示：「我們的原型機只有幾平方毫米大小，完全可以整合到手機裡。如果想要的話，甚至能縮小到單個畫素的尺寸。」

這項創新設計的關鍵在於微型光電探測器能捕捉物質與光互動作用後的各種波長。研究團隊發現，只需對探測器施加不同電壓，就能精準控制其感測的特定波長範圍。「快速施加一系列電壓並記錄每個電壓下捕捉的光波長，搭配簡易運算程式就能重建目標物質的精準光譜特徵。」歐康諾解釋道：「整個過程電壓變化不到1伏特，且能在毫秒級時間內完成。」

在概念驗證測試中，研究人員驚喜地發現這款畫素級光譜儀的精確度可媲美傳統機型，感測靈敏度也與商用光電探測裝置相當。歐康諾教授展望未來：「長遠來看，我們的目標是讓光譜技術進入消費市場。這種微型化、低耗能的特性使其非常適合整合進智慧型手機，將開啟許多令人振奮的應用可能。」

這項突破性研究已發表於《Device》期刊，題為〈基於偏壓可調串聯有機光電探測器的單畫素光譜儀〉。研究團隊成員包括北卡羅來納州立大學多位學者與研究生，並獲得美國國家科學基金會及海軍研究辦公室的經費支援。

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