这台光谱仪比一个像素还小，却能看见我们看不见的东西

"光谱仪是帮助我们理解物质化学与物理性质的关键工具，通过分析光与物质相互作用时的变化来实现，"北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授、该研究通讯作者布伦丹·奥康纳表示，"其应用领域涵盖制造业到生物医学诊断。但市场上最小的光谱仪仍较为笨重。

"我们开发的光谱仪具有快速响应、低工作电压和宽光谱灵敏度特点，"奥康纳说，"演示原型尺寸仅几平方毫米——可集成到手机中。若需要，甚至可以做到单个像素大小。"

该技术采用微型光电探测器，能在光与目标材料作用后感知特定波长。通过施加不同电压，可调控探测器对特定光波的敏感度。

"若快速施加电压序列并记录各电压下捕获的光波长数据，简单计算程序就能重构出穿透或反射目标材料的光谱特征，"奥康纳解释道，"电压范围不足1伏，全过程耗时不到1毫秒。"

此前微型化尝试或依赖复杂光学元件，或需高压驱动，或无法兼顾宽谱灵敏度。

概念验证测试显示

概念验证测试显示，这种像素级光谱仪精度媲美传统设备，灵敏度达到商用探测器水平。

"长远目标是让光谱仪进入消费市场，"奥康纳指出，"其尺寸与能耗优势适合智能手机集成，这将催生创新应用。从科研角度看，也为成像光谱、显微光谱等实验室应用提供了新可能。"

相关论文《基于偏压可调谐串联有机光电探测器的单像素光谱仪》发表于《Device》期刊。第一作者为北卡州立大学前博士生哈里·施里克，合著者包括该校前博士生阿卜杜拉·阿尔沙菲、前本科生迦勒·摩尔、在读博士生裴宇森、材料科学工程Walter and Ida Freeman杰出教授Franky So，以及电气与计算机工程John and Catherine Amein Family杰出教授迈克尔·库德诺夫。

研究获美国国家科学基金会（资助号1809753、2324190）和海军研究办公室（资助号N000142412101）支持。