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Copyright (c) 2012 機電產(chǎn)品交易網(wǎng) . 版權所有 皖I(lǐng)CP備12004440號-2
目前，美國宇航局(NASA)和麻省理工學(xué)院(MIT)正在展開(kāi)相關(guān)合作研究，計劃將在立方星CubeSat上首次啟用這套系統。
小型化
光譜儀作為探測設備，幾乎搭載在所有的航天器上來(lái)完成空間任務(wù)。NASA希望采用量子點(diǎn)技術(shù)來(lái)改變現有光譜儀的構建以及集成方式，同時(shí)實(shí)現成本的大幅降低。
此項目由NASA戈達德太空飛行中心Mahmooda Sultana以及麻省理工學(xué)院化學(xué)教授Moungi Bawendi領(lǐng)導的研究小組共同合作，由支持高風(fēng)險技術(shù)研發(fā)的美國航天局創(chuàng )新中心基金資助。
Bawendi教授的研究團隊從20世紀90年代初便率先開(kāi)始了量子點(diǎn)技術(shù)的研究，并開(kāi)發(fā)了光伏、生物以及微流體方面的應用。同時(shí)，量子點(diǎn)技術(shù)也開(kāi)始對消費電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響，許多電視機廠(chǎng)商正著(zhù)手采用新技術(shù)以提高LCD的顯示質(zhì)量。
Sultana教授表示，該方法能夠實(shí)現天基及其他類(lèi)型光譜儀的小型化和革命性的發(fā)展，尤其是那些應用于無(wú)人飛行器和小型衛星上的光譜儀。在給NASA的一份報告中，她表示“量子點(diǎn)技術(shù)確實(shí)可以簡(jiǎn)化儀器的集成。”
最初，它可以以吸收光譜的形式工作，代替光學(xué)部件的傳統結合方式。傳統的光譜儀利用光柵、棱鏡或干涉濾光片將光分成不同的波長(cháng)，然后探測產(chǎn)生光譜，而量子點(diǎn)本身就可以實(shí)現對光的有效濾波。
量子點(diǎn)對光的吸收或發(fā)射取決于它們的直徑大小——尺寸越小，量子點(diǎn)吸收的光的波長(cháng)也將越小——因此原理上，不同尺寸的量子點(diǎn)陣列可以實(shí)現相似光學(xué)裝置的作用。雖然集成光學(xué)以及光電子器件的發(fā)展使得傳統光譜儀已實(shí)現小型化，但它們仍然過(guò)大。
Sultana解釋說(shuō)：“采用光柵或棱鏡等傳統光譜儀，光譜分辨率的增加會(huì )讓分光儀器的光路相應變長(cháng)，儀器的體積通常會(huì )較大。但在量子點(diǎn)光譜儀中，由于量子點(diǎn)可以根據尺寸和形狀的不同像濾波片一樣來(lái)吸收不同波長(cháng)的光，儀器可以變得超緊湊。換句話(huà)說(shuō)，量子點(diǎn)可以取代傳統光譜儀中的光柵、棱鏡以及干涉濾光片等光學(xué)元件的使用。”
可調諧波長(cháng)濾波器
理論上，量子點(diǎn)光譜儀可以基于無(wú)限數量的不同尺寸的量子點(diǎn)來(lái)實(shí)現高分辨率。
Sultana表示：“這樣就可以產(chǎn)生一個(gè)持續可調的、獨立的一組吸收濾波器，其中每個(gè)像素都是由特定尺寸、形狀或成分的量子點(diǎn)組成。我們可以精確控制每個(gè)量子點(diǎn)的吸收，或者定制儀器，用高光譜分辨率來(lái)觀(guān)察不同波段。”
目前，Sultana正在開(kāi)發(fā)論證一個(gè)對可見(jiàn)光敏感的20×20量子點(diǎn)陣列，用于對太陽(yáng)光和極光進(jìn)行成像。原理上，該技術(shù)可以擴展到更廣的波長(cháng)范圍，從紫外光到中紅外光，實(shí)現在地球科學(xué)、太陽(yáng)物理學(xué)和行星科學(xué)等許多空間領(lǐng)域的潛在應用。
NASA報告稱(chēng)，Sultana教授正在為立方體衛星應用開(kāi)發(fā)一個(gè)概念儀器，同時(shí)麻省理工學(xué)院的博士生JasonYoo正在研究一項技術(shù)，合成不同前體化學(xué)品來(lái)創(chuàng )建量子點(diǎn)，并將它們打印到合適的承印物上。Sultana表示：“我們希望最終能將量子點(diǎn)直接打印到探測器像素上。”
雖然該技術(shù)目前還處于開(kāi)發(fā)的早期階段，NASA研究人員也補充表示他們將努力盡快提高技術(shù)水平。Sultana表示，將會(huì )有幾個(gè)太空科學(xué)任務(wù)從這項技術(shù)中受益。
