来自哈佛大学的物理学家研究小组开发出了新的手持式光谱仪，其性能与大型台式仪器相同。研究人员的创新本周在AIP出版社的APL Photonics中解释，源于他们在元镜片领域的开创性工作。手持式光谱仪为医疗保健诊断，环境和食品监测等应用提供了真正的前景。

　　光谱仪是广泛用于基于它们与光的相互作用来量化各种生物或化学化合物的存在的仪器。然而，要成为用户的实用工具，例如床边的医生或现场的食品安全检查员，光谱仪必须便携，低成本且易于使用，无需专门的设备或培训。然而，通常，光谱仪的尺寸和性能之间存在固有的折衷。为了在降低光谱仪尺寸的同时保持性能，该研究团队开发了一种光谱仪，其中包含元透镜，将传统光栅和聚焦镜的功能组合到单个元件中，并具有更大的空间分离波长的能力(所以 - 所谓的分散)。在所有，

　　“这项研究的根源一直追溯到2011年，当时我们正在研究光的基本属性，因为它与二维超材料(表面)相互作用，并发现了光的折射和反射的广义定律，这是强大的推广。有关普通表面的教科书法律，“哈佛大学的费德里科卡帕索解释说。

　　与传统的毫米厚且具有特征曲面的耐火镜片不同，元镜片是由数百万纳米结构组成的完全平坦或平面镜片。使用光刻技术，与传统透镜相比，这些纳米结构的适当放置和制造能够实现类似或更好的功能。这些元透镜可以根据用户的规格进行定制，并使用生产计算机芯片的相同代工厂进行批量生产。“由于这些原因，我们认为元镜头可以改变游戏规则，”卡帕索说。“事实上，我们去年发表的关于metalenses的工作，被”科学“杂志誉为2016年度最佳突破之一。”

　　“这些新型小型光谱仪的潜在应用对于生物和化学化合物的便携式监测具有重要意义”该论文的第一作者Alex Zhu说。“例如，医生可以为那些没有先进设备和训练有素的人员的现场患者提供医院级诊断能力，提供数分钟到数小时的数据，而不是通常化学方法的数天或数周。 “。环境监测也是如此：有关污染物或有毒化学品的数据可以使用超紧凑的高性能光谱仪在不同地点实时收集和处理。

　　实现这些元光谱仪的全部潜力的下一步是提高原型在工作波长范围和光谱分辨率方面的性能。这将允许它用于各种各样的分析，包括用于鉴定蛋白质或基因标记的高度专业化的分析(拉曼光谱)，其通常涉及在全尺寸实验室中使用复杂设备的繁重过程。

　　“目标是通过一个简单的'即插即用'双组件设备，即元透镜和探测器，能够达到相当水平的性能，它们共同起到了一个元光谱仪的作用，”朱说。 。“这种潜力已经存在于元透镜技术中;它只是一个寻找正确配置并使其发挥作用的问题。”