10月15日清华大学方璐教授团队的消息炸了科技圈，他们造出了全球首款“亚埃米级快照光谱成像芯片”，还起了个古雅的名字叫“玉衡”，甚至论文直接登上了顶级期刊《自然》。 10月15日，《自然》期刊上一篇来自中国团队的论文引爆国际学术界。清华大学方璐教授团队研制的"玉衡"芯片，以亚埃米级（0.1纳米）光谱分辨率，在单次快门间同步捕获千万像素级空间信息，相当于用手机拍张照片的功夫，就能获取目标物体每个像素点的完整光谱档案。 相当于头发丝直径的百万分之一都不到。之前全球最先进的光谱成像芯片，分辨率大多停留在纳米级，要想捕捉更细微的物质结构，要么需要复杂的辅助设备，要么得花费很长时间扫描。 而 “玉衡” 芯片能在亚埃米尺度下工作，意味着它能看清物质更精细的微观结构，比如材料表面的原子排列、生物细胞里的细胞器细节，这对材料科学、生物学研究来说都是 “降维打击” 级别的突破。 再看 “快照光谱成像”，传统的光谱成像技术有个痛点，要么 “拍得快但分不清光谱”，要么 “分得清光谱但拍得慢”。比如医学上常用的光谱成像设备，要想获取一张完整的细胞光谱图，得让设备慢慢扫描，整个过程可能需要几分钟，要是观察活细胞，很容易错过细胞的动态变化。 而 “快照” 模式就解决了这个问题，“玉衡” 芯片能像手机拍照一样，在一瞬间同时获取目标的空间图像和完整光谱信息，速度比传统设备快了上千倍。 方璐教授团队在论文里提到，“玉衡” 芯片单次成像时间仅需 100 纳秒，也就是百万分之一秒，这意味着它能捕捉到快速变化的动态过程，比如化学反应中分子的瞬间变化、光信号的瞬时传播。 给芯片起名 “玉衡” 也很有讲究，这名字源自中国古代天文仪器 “北斗七星” 中的第五颗星，古人用北斗七星辨别方向、确定季节，而 “玉衡” 在其中负责 “平衡” 和 “校准”。 方璐教授团队解释说，这个名字既体现了中国传统文化特色，也暗含了芯片的核心功能 —— 它能像 “玉衡” 校准天文观测一样，精准捕捉和分析光信号，为后续研究提供准确的数据支撑。这种将传统文化与前沿科技结合的命名方式，也让这款芯片多了一层文化内涵，显得格外有温度。 “玉衡” 芯片能登上《自然》，靠的可不只是概念创新，还有实打实的技术突破。团队在芯片设计上采用了 “超构表面集成” 技术，把上千个纳米级的光学超构单元集成在一块几平方毫米的芯片上。 这些超构单元能像 “微型棱镜” 一样，同时实现光的聚焦、分光和探测，大大简化了传统光谱成像设备的结构。 之前传统的光谱成像系统可能需要好几台设备组合，体积有书桌那么大，而 “玉衡” 芯片只有指甲盖大小，重量不到 1 克，很容易集成到手机、无人机、医疗设备里，这为它的商业化应用打开了巨大空间。 目前 “玉衡” 芯片已经在几个领域展现出了应用潜力。在材料科学领域，团队用它观察到了石墨烯表面原子的缺陷变化，这对研发更耐用的石墨烯材料很有帮助；在生物学领域，它成功捕捉到了活细胞内钙离子的瞬时浓度变化，为研究神经细胞信号传递提供了新工具。 在环境监测方面，“玉衡” 芯片能快速分析空气中污染物的成分和浓度，比传统检测设备响应更快、精度更高。方璐教授团队表示，接下来会和行业合作，推动 “玉衡” 芯片的产业化，未来可能会出现在医疗诊断设备、智能手机摄像头、工业质检仪器里，走进普通人的生活。 值得一提的是，“玉衡” 芯片的研发过程也打破了一些行业常规。团队里既有光学、半导体领域的专家，也有来自天文学、生物学的研究者，这种跨学科合作让他们能从不同角度解决技术难题。 现在全球都在抢占半导体和光学技术的制高点，“玉衡” 芯片的出现，不仅让中国在亚埃米级光谱成像领域走在了世界前列，也为相关行业的技术升级提供了新可能。 从实验室里的理论构想，到登上《自然》的科研成果，再到未来的商业化应用，“玉衡” 芯片的每一步都在刷新人们对前沿科技的认知，也让更多人看到了中国科研团队在高端芯片领域的潜力。 方璐教授表示，“玉衡”攻克了光谱成像系统在分辨率、效率与集成度上的三重难题，为基础物理研究、资源勘探等提供了全新工具。业内专家评价，该成果不仅改写了光谱成像技术的发展路径，更彰显了我国在芯片领域的原始创新能力。 信源：新华网
