NASA和MIT强强联手开发天基量子点光谱仪

  Mahmooda Sultana，是NASA哥达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的工程师，他正在与麻省理工学院的化学教授Moungi Bawendi合作，开发一个基于新兴量子点技术（Bawendi团队开发）的成像光谱仪原型机。

 NASA和MIT强强联手开发天基量子点光谱仪　　　　NASA技术专家与新纳米技术的发明者合作，这种纳米技术可以改变空间科学家构建光谱仪方式，而光谱仪是几乎所有科学学科使用的重要装置，可以测量从天体包括地球本身发出的光的性质。　　　　NASA Goddard太空飞行中心的研究工程师Mahmooda Sultana，现在正在与麻省理工学院(MIT)的化学教授Moungi Bawendi合作，开发基于Bawendi课题组开创的新兴量子点技术的原型成像光谱仪。　　　　该技术能够转变太空科学家建造光谱仪的方式。光谱仪是所有科学领域用来测量光(天体发出的，包括地球的)的特性的最重要装置。美国宇航局的中心创新基金为这项具有开创性的、高风险技术提供了资金支持。　　　　支持潜在的开拓性、高风险技术的NASA中心创新基金正在资助这项尝试。　　　　引入量子点　　　　量子点是在20世纪80年代初发现的一种半导体纳米晶体。肉眼不可见，在测试中已经证明这些点根据它们的尺寸、形状和化学成分可以吸收不同波长的光。该技术对于依赖光分析的应用包括智能手机摄像头、医疗设备以及环境测试设备来说是很有潜力的。　　　　“这是非常新颖的，” Sultana说，她认为这项技术可以小型化以及引起天基光谱仪的革命性变革，特别是那些用于无人驾驶飞行器和小卫星的设备。“它真的可以简化仪器集成。”　　　　吸收光谱仪，顾名思义，测量光与样品(例如大气气体)的相互作用中作为频率或波长的函数的光的吸收。　　　　在通过样品或与样品相互作用后，光到达光谱仪。传统的光谱仪使用光栅、棱镜或干涉滤光器将光分成其分量波长，然后它们的检测器单元进行检测以产生光谱。光谱吸收越强烈，特定化学物质的含量就越大。　　　　虽然天基光谱仪由于小型化技术已经变得越来越小，但是它们仍然相对较大，Sultana说。“较高的光谱分辨率对于使用光栅和棱镜的仪器需要较长的光路。这通常会导致仪器变大。而在此，使用量子点作为滤波器根据其大小和形状吸收不同的波长，我们可以做一个超紧凑的仪器。换句话说，你可以淘汰掉如光栅、棱镜和干涉滤光片等光学部件。”　　　　同样重要的是，该技术允许仪器开发人员生成几乎无限数量的不同点。随着它们的尺寸减小，量子点吸收的光的波长也减小。“这使得可以产生连续可调但又不同的一组吸收滤光器，其中每个单元都是由具有特定尺寸、形状或组成的量子点组成。我们将精确控制每个点的吸收。我们可以自定义仪器来观察在高光谱分辨率下许多不同波段。”　　　　原型仪器正在开发中　　　　在她的NASA技术开发支持下，Sultana正在努力开发，热真空和振动试验合格，并展示了对太阳和极光成像所需的可见波长敏感的20×20量子点阵列。然而，该技术可以很容易地扩展到覆盖更广泛的波长范围，从紫外到中红外，这可能在地球科学、太阳物理学和行星科学中找到许多潜在的空间应用，她说。　　　　在合作中，Sultana正在开发一种特别用于CubeSat应用程序的仪器概念，MIT博士生Jason Yoo正在研究合成不同前体化学品以生产量子点，然后将其打印到合适基材上的技术。“最终，我们希望将量子点直接打印到检测器单元上，”她说。　　　　“这是一项非常新颖的技术，” Sultana补充说，她承认正处在它发展的早期。“但我们正在努力快速提高其技术准备水平。一些可能受益的空间科学机会正在筹备中。”