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近来，清华大学电子系鲍捷教授团队在资料科学范畴世界闻名期刊《Nano Research》宣布题为《The Wave-Particle Duality of Light Manifested in Spectrometer Designs》的论文。该研讨以光的波粒二象性这一根底物理原理为切入点，体系概述了根据波动性和粒子基的两类光谱检测技能的原理、完成途径、中心特性、功能体现及使用拓宽，为光谱技能的立异演进供给了新的理论视角。
光的波粒二象性虽已被认知百年，但传统光谱测量技能首要建立在光的波动性根底之上。论文指出，这种依靠于光相位、偏振及杂乱长光路体系的“波基”范式，使传统光谱仪在寻求高功能时，难以统筹设备小型化与本钱操控，约束了其在现场快速检测等杂乱场景下的广泛使用。
研讨立异性地从原理层面，将光谱技能划分为“波基”与“粒子基”两大并行范式。其间，“粒子基”范式经过光子与量子点、纳米结构等灵敏资料直接产生本征相互作用来编码光谱信息，从物理机制上摆脱了对传统波动性特征的依靠。这一原理性打破，为在完成高分辩率、宽光谱规模和高通量的一起，大幅缩小设备体积、提高其巩固性与环境适应性供给了或许。
研讨从原理层面体系将光谱技能划分为“波基”与“粒子基”两大并行范式，其间粒子基范式经过光子与量子点、纳米结构等灵敏资料的本征相互作用直接编码光谱信息，从物理机制上摆脱了对入射光相位、偏振及杂乱长光路体系的依靠。这一原理性打破，有望让光谱仪在寻求高分辩率、宽光谱规模和高通量的一起统筹设备小型化、巩固性与本钱操控，为破解传统技能中心对立供给了新思路。
该理论探究已成功走向工业实践。根据粒子基技能途径，鲍捷教授团队研制出量子点光谱传感芯片及一体化微型监测设备，将传统大型光谱仪的尺度缩小至手机摄像头等级，体积仅为本来的千分之一，并在提高光通量、通道数及环境适应性的一起，坚持了安稳的光谱分辩才能。
以此中心技能为支撑，团队开发的芯禹系列水环境监测终端及才智监管体系，已构建起从实时感知到智能决议计划的完好解决方案。现在，该体系已在全国二十余个省市得到使用，服务于地表水水质监测、排水管网确诊等场景，有力支撑了“长江大维护”等国家严重战略工程。相关技能装备亦当选住宅和城乡建设部先进适用技能与产品目录，取得国家层面的认可。
前沿根底研讨与工业实践的深层次地交融，正成为技能立异的要害驱动力。本篇论文体系厘清了光谱技能两大范式的开展头绪，掩盖原理、途径与特性等要害维度，不仅为范畴研讨供给了体系的学术整理，也为工业技能晋级奠定了坚实的理论根底。
以粒子基范式为代表的新一代光谱技能，其使用鸿沟正从实验室拓宽至环境监督测定、工业视觉、生命健康、消费电子等许多范畴，并在光谱成像等方向展现出宽广潜力。鲍捷教授团队表明，将持续深化前沿探究与工业转化工作，推进智能感知技能迭代，协同职业同伴拓宽使用场景，为各职业数字化转型与可持续开展供给有力的光谱感知支撑。（张梦凡）责任编辑：韩璐(EN053)
