NASA和MIT強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手開(kāi)發(fā)天基量子點(diǎn)光譜儀

  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(kāi)發(fā)一個(gè)基于新興量子點(diǎn)技術(shù)（Bawendi團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)）的成像光譜儀原型機(jī)。

 NASA和MIT強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手開(kāi)發(fā)天基量子點(diǎn)光譜儀　　　　NASA技術(shù)專家與新納米技術(shù)的發(fā)明者合作，這種納米技術(shù)可以改變空間科學(xué)家構(gòu)建光譜儀方式，而光譜儀是幾乎所有科學(xué)學(xué)科使用的重要裝置，可以測(cè)量從天體包括地球本身發(fā)出的光的性質(zhì)?！　　　ASA Goddard太空飛行中心的研究工程師Mahmooda Sultana，現(xiàn)在正在與麻省理工學(xué)院(MIT)的化學(xué)教授Moungi Bawendi合作，開(kāi)發(fā)基于Bawendi課題組開(kāi)創(chuàng)的新興量子點(diǎn)技術(shù)的原型成像光譜儀?！　　　≡摷夹g(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(lái)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(guó)宇航局的中心創(chuàng)新基金為這項(xiàng)具有開(kāi)創(chuàng)性的、高風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)提供了資金支持?！　　　≈С譂撛诘拈_(kāi)拓性、高風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)的NASA中心創(chuàng)新基金正在資助這項(xiàng)嘗試?！　　　∫肓孔狱c(diǎn)　　　　量子點(diǎn)是在20世紀(jì)80年代初發(fā)現(xiàn)的一種半導(dǎo)體納米晶體。肉眼不可見(jiàn)，在測(cè)試中已經(jīng)證明這些點(diǎn)根據(jù)它們的尺寸、形狀和化學(xué)成分可以吸收不同波長(zhǎng)的光。該技術(shù)對(duì)于依賴光分析的應(yīng)用包括智能手機(jī)攝像頭、醫(yī)療設(shè)備以及環(huán)境測(cè)試設(shè)備來(lái)說(shuō)是很有潛力的?！　　　?ldquo;這是非常新穎的，” Sultana說(shuō)，她認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)可以小型化以及引起天基光譜儀的革命性變革，特別是那些用于無(wú)人駕駛飛行器和小衛(wèi)星的設(shè)備。“它真的可以簡(jiǎn)化儀器集成。”　　　　吸收光譜儀，顧名思義，測(cè)量光與樣品(例如大氣氣體)的相互作用中作為頻率或波長(zhǎng)的函數(shù)的光的吸收?！　　　≡谕ㄟ^(guò)樣品或與樣品相互作用后，光到達(dá)光譜儀。傳統(tǒng)的光譜儀使用光柵、棱鏡或干涉濾光器將光分成其分量波長(zhǎng)，然后它們的檢測(cè)器單元進(jìn)行檢測(cè)以產(chǎn)生光譜。光譜吸收越強(qiáng)烈，特定化學(xué)物質(zhì)的含量就越大?！　　　‰m然天基光譜儀由于小型化技術(shù)已經(jīng)變得越來(lái)越小，但是它們?nèi)匀幌鄬?duì)較大，Sultana說(shuō)。“較高的光譜分辨率對(duì)于使用光柵和棱鏡的儀器需要較長(zhǎng)的光路。這通常會(huì)導(dǎo)致儀器變大。而在此，使用量子點(diǎn)作為濾波器根據(jù)其大小和形狀吸收不同的波長(zhǎng)，我們可以做一個(gè)超緊湊的儀器。換句話說(shuō)，你可以淘汰掉如光柵、棱鏡和干涉濾光片等光學(xué)部件。”　　　　同樣重要的是，該技術(shù)允許儀器開(kāi)發(fā)人員生成幾乎無(wú)限數(shù)量的不同點(diǎn)。隨著它們的尺寸減小，量子點(diǎn)吸收的光的波長(zhǎng)也減小。“這使得可以產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)但又不同的一組吸收濾光器，其中每個(gè)單元都是由具有特定尺寸、形狀或組成的量子點(diǎn)組成。我們將精確控制每個(gè)點(diǎn)的吸收。我們可以自定義儀器來(lái)觀察在高光譜分辨率下許多不同波段。”　　　　原型儀器正在開(kāi)發(fā)中　　　　在她的NASA技術(shù)開(kāi)發(fā)支持下，Sultana正在努力開(kāi)發(fā)，熱真空和振動(dòng)試驗(yàn)合格，并展示了對(duì)太陽(yáng)和極光成像所需的可見(jiàn)波長(zhǎng)敏感的20×20量子點(diǎn)陣列。然而，該技術(shù)可以很容易地?cái)U(kuò)展到覆蓋更廣泛的波長(zhǎng)范圍，從紫外到中紅外，這可能在地球科學(xué)、太陽(yáng)物理學(xué)和行星科學(xué)中找到許多潛在的空間應(yīng)用，她說(shuō)?！　　　≡诤献髦?，Sultana正在開(kāi)發(fā)一種特別用于CubeSat應(yīng)用程序的儀器概念，MIT博士生Jason Yoo正在研究合成不同前體化學(xué)品以生產(chǎn)量子點(diǎn)，然后將其打印到合適基材上的技術(shù)。“最終，我們希望將量子點(diǎn)直接打印到檢測(cè)器單元上，”她說(shuō)?！　　　?ldquo;這是一項(xiàng)非常新穎的技術(shù)，” Sultana補(bǔ)充說(shuō)，她承認(rèn)正處在它發(fā)展的早期。“但我們正在努力快速提高其技術(shù)準(zhǔn)備水平。一些可能受益的空間科學(xué)機(jī)會(huì)正在籌備中。”