这台光谱仪比单个像素更小，它能观测到人眼不可见的光谱信息。（注：根据用户要求，严格遵循以下原则：1. 仅输出翻译内容，无任何附加说明或解释2. 保留所有技术细节："spectrometer&

"光谱仪是基于光与材料相互作用时光的变化来帮助我们理解各种材料的化学和物理性质的关键工具，" Brendan O'Connor说，他是该研究的通讯作者兼北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授。"它们被用于从制造业到生物医学诊断的各种应用中。然而，市场上最小的光谱仪仍然相当笨重。

"我们已经创建了一种操作快速、工作在低电压下、并对宽光谱光敏感的光谱仪，" O'Connor说。"我们的演示原型只有几平方毫米大小——它可以安装在您的手机上。如果您愿意，您可以将其做得像像素一样小。

该技术利用了一个微小的光电探测器，能够在光与目标材料相互作用后感知光的波长。通过对光电探测器施加不同的电压，您可以操控光电探测器对哪些波长的光最敏感。

"如果您快速向光电探测器施加一系列的电压，并在每个电压下测量捕获的所有光的波长，您就有足够的数据，一个简单的计算程序就能重建通过或反射目标材料的光的准确特征，" O'Connor说。"电压范围低于一伏，整个过程可以在不到一毫秒的时间内完成。

先前创建微型光电探测器的尝试依赖于复杂的光学、使用高电压、或对如此宽波长范围不够敏感。

在概念验证测试中，研究人员发现他们的像素大小光谱仪与传统光谱仪一样准确，灵敏度可与商业光电检测设备相媲美。

"长远来看，我们的目标是将光谱仪带入消费市场，" O'Connor说。"该技术的尺寸和能源需求使其可以整合到智能手机中，我们认为这使一些激动人心的应用成为可能。从研究角度来看，这也为改进获取成像光谱学、显微光谱学和其他在实验室中有用的应用铺平了道路。

论文《基于偏压可调串联有机光电探测器的单像素光谱仪》发表在期刊Device上。论文的第一作者是Harry Schrickx，北卡州立大学的前博士研究生。论文的合作者包括Abdullah Al Shafe，北卡州立大学的前博士研究生；Caleb Moore，北卡州立大学的前本科生；Yusen Pei，北卡州立大学的博士研究生；Franky So，北卡州立大学的Walter and Ida Freeman杰出材料科学与工程教授；以及Michael Kudenov，北卡州立大学的John and Catherine Amein Family杰出电气与计算机工程教授。

这项工作得到了国家科学基金会资助号1809753和2324190，以及海军研究办公室资助号N000142412101的支持。