由芬蘭阿爾託大學研究人員領導的一個國際研究團隊開發出了高波長精度、高光譜分辨率和寬工作帶寬的高靈敏度光譜儀，該光譜儀可以安裝在微芯片上，並使用人工智能進行操作。發表在最新一期《科學》雜誌上的該成果，將對各種技術和應用大有裨益，包括質量檢測平台、安全傳感器、生物醫學分析儀、醫療保健系統、環境監測工具和空間望遠鏡。

前景中指尖上集成在芯片中的光譜儀與背景中的商用台式光譜儀對比圖。圖片來源：芬蘭阿爾託大學

此次，利用二維半導體超薄材料，研究人員開發出集成芯片上的光譜儀，這種單探測器光譜儀是一種一體化設備，如同一個帶有人工智能的光電“芯片實驗室”。

美國俄亥俄州立大學科學學院物理學教授伊桑·米諾特說，傳統光譜儀需要笨重的光學和機械部件，而新設備甚至可安裝在人類頭髮的末端。新研究表明，新型半導體材料和人工智能可取代傳統部件，從而讓目前最小的光譜儀（相當於葡萄大小）尺寸再次大幅縮小。

新光譜儀不需要組裝單獨的光學和機械部件或陣列設計來分散和過濾光線。此外，它可實現與台式系統相當的高分辨率，但封裝要小得多。

研究人員表示，該設備是完全電控的，這使得它具有巨大的可擴展性和可應用性潛力。通過這一光譜儀，人們可使用觸手可及的設備測量超出可見光譜的每個波長的光強度。例如，它可直接集成到日常的智能手機和無人機等便攜設備中，用作智能手機的高光譜相機，不僅可捕捉和分析可見光波長的信息，還可進行紅外成像和分析。

此外，這種光譜儀也為研究新科學提供了工具。在醫學領域，光譜儀可用於識別人體組織細微變化，比如腫瘤和健康組織之間的差異。在環境監測領域，光譜儀可準確地檢測空氣、水或地面中有哪些以及有多少污染。

研究員佩爾蒂·哈科寧教授認為，隨著分辨率和效率的進一步提高，這些光譜儀還可為量子信息處理提供新的工具。