美国宇航局和麻省理工学院合作开发天基量子点光谱仪。NASA的技术专家与新纳米技术的发明者合作，可以改变太空科学家建造光谱仪的方式，光谱仪是几乎所有科学学科用来测量天体(包括地球本身)发出的光的特性的最重要的设备。

位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的研究工程师Mahmooda Sultana正在与总部位于剑桥的麻省理工学院(MIT)的化学教授Moungi Bawendi合作，基于新兴的原型成像光谱仪Bawendi Group开发量子点技术。

美国宇航局的中央创新基金支持潜在的开创性和高风险技术，并为这项工作提供资金。

弹出量子点。

量子点是20世纪80年代初发现的半导体纳米晶体。肉眼看不到，这些斑点在测试中被证明可以吸收不同波长的光，这取决于它们的大小、形状和化学成分。这项技术有望用于依赖光分析的应用，包括智能手机摄像头、医疗设备和环境测试设备。

“这很新颖，”Sultana说，她指的是她认为可以小型化并可能彻底改变太空光谱仪的技术，尤其是那些用于无人机和小型卫星的光谱仪。“这确实可以简化仪器集成。”

该图显示了该设备如何打印量子点过滤器，根据其大小和组成吸收不同波长的光。新兴技术可以为科学家提供一种更灵活、更具成本效益的方法来开发光谱仪，光谱仪是常用的仪器。

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顾名思义，吸收光谱仪测量作为频率或波长函数的光的吸收，因为它与样品(如大气气体)相互作用。

在穿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组成波长，然后探测器像素检测这些波长以生成光谱。光谱中的吸收越强，特定化学物质的存在就越多。

Sultana说，尽管天基光谱仪由于小型化而变得越来越小，但它们仍然相对较大。“对于使用光栅和棱镜的仪器，更高的光谱分辨率需要更长的光路。这通常会导致大型仪器。在这里，量子点就像过滤器一样，根据它们的大小和形状吸收不同的波长，我们可以制造超紧凑的仪器。换句话说，你可以消除光学元件，比如光栅、棱镜和干涉滤光片。”

同样重要的是，这项技术允许仪器开发人员产生几乎无限多的差异。随着尺寸的减小，量子点吸收的光的波长会减小。“这使得生产一组连续可调但不同的吸收滤光片成为可能，其中每个像素由特定尺寸、形状或成分的量子点组成。我们可以精确控制每个点吸收的内容。我们可以定制仪器，以高光谱分辨率观察许多不同的波段。”

原型仪器正在开发中。

在NASA技术开发的支持下，Sultana正在进行开发工作，并通过热真空和振动测试进行了鉴定，展示了一个2020量子点阵列，该阵列对太阳和极光成像所需的可见波长非常敏感。然而，这项技术可以很容易地扩展到更宽的波长范围，从紫外线到中红外线，这可能会在地球科学、太阳物理和行星科学中找到许多潜在的空间应用，她说。

在合作下，Sultana正在开发一种专门用于CubeSat应用的仪器概念，麻省理工学院的博士生Jason Yoo正在研究合成不同前体化学品的技术，以产生点，然后将其打印在合适的基底上。“最终，我们希望将这些点直接打印到检测器像素上，”她说。

“这是一项非常创新的技术，”Sultana补充道，并承认其开发仍处于早期阶段。“但我们正在努力提高其技术准备水平。一些可能受益的空间科学机会正在准备之中。”