NASA和MIT強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手開發(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，開發(fā)一個基于新興量子點(diǎn)技術(shù)（Bawendi團(tuán)隊(duì)開發(fā)）的成像光譜儀原型機(jī)。

 NASA和MIT強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手開發(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，可以測量從天體包括地球本身發(fā)出的光的性質(zhì)。　　　　NASA 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，開發(fā)基于Bawendi課題組開創(chuàng)的新興量子點(diǎn)技術(shù)的原型成像光譜儀。　　　　該技術(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)域用來測量光(天體發(fā)出的，包括地球的)的特性的最重要裝置。美國宇航局的中心創(chuàng)新基金為這項(xiàng)具有開創(chuàng)性的、高風(fēng)險技術(shù)提供了資金支持?！　　　≈С譂撛诘拈_拓性、高風(fēng)險技術(shù)的NASA中心創(chuàng)新基金正在資助這項(xiàng)嘗試。　　　　引入量子點(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，在測試中已經(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的光。該技術(shù)對于依賴光分析的應(yīng)用包括智能手機(jī)攝像頭、醫(yī)療設(shè)備以及環(huán)境測試設(shè)備來說是很有潛力的。　　　　“這是非常新穎的，” Sultana說，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，特別是那些用于無人駕駛飛行器和小衛(wèi)星的設(shè)備。“它真的可以簡化儀器集成。”　　　　吸收光譜儀，顧名思義，測量光與樣品(例如大氣氣體)的相互作用中作為頻率或波長的函數(shù)的光的吸收?！　　　≡谕ㄟ^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，然后它們的檢測器單元進(jìn)行檢測以產(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。　　　　雖然天基光譜儀由于小型化技術(shù)已經(jīng)變得越來越小，但是它們?nèi)匀幌鄬^大，Sultana說。“較高的光譜分辨率對于使用光柵和棱鏡的儀器需要較長的光路。這通常會導(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，我們可以做一個超緊湊的儀器。換句話說，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)允許儀器開發(fā)人員生成幾乎無限數(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點(diǎn)的吸收。我們可以自定義儀器來觀察在高光譜分辨率下許多不同波段。”　　　　原型儀器正在開發(fā)中　　　　在她的NASA技術(shù)開發(fā)支持下，Sultana正在努力開發(fā)，熱真空和振動試驗(yàn)合格，并展示了對太陽和極光成像所需的可見波長敏感的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范圍，從紫外到中紅外，這可能在地球科學(xué)、太陽物理學(xué)和行星科學(xué)中找到許多潛在的空間應(yīng)用，她說?！　　　≡诤献髦?，Sultana正在開發(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)直接打印到檢測器單元上，”她說?！　　　?ldquo;這是一項(xiàng)非常新穎的技術(shù)，” Sultana補(bǔ)充說，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)會正在籌備中。”