量子点光谱传感技术已用于水质监测，它将给你一双看透世界的慧眼

六根包括眼、耳、鼻、舌、身、意，是人类接受外界信号的器官。随着科技的发展，一种量子点光谱传感技术已经从实验室走进了我们的生活，它被称为人类六根的延伸。

因为每个人的根器不同，我们依赖身体器官感知到的世界也大不相同，科学家们一直致力于找到一种先进的技术，为人类装上科学的慧眼，让我们所看到世界的样子更客观，更准确。在以往获取的众多视觉、听觉、气味等传感信息之中，物质的信息单一而零散，导致智能化过程中不能形成新的信息维度，因此准确的、实时的、应用广泛的物质传感器研究就成了各国争相研究的目标。在众多技术之中，基于光谱技术的微型光谱传感器件，是弥补物质信息维度不足的最有效途径之一。

光谱——物质指纹，视觉信息的重要维度。光谱是复色光经过色散系统分光后，被色散开的单色光按波长大小而依次排列的图案，全称为光学频谱，具有特征性和唯一性，是物质的一种“指纹”。通过对特征光谱的识别，可准确地探测目标物质内部元素结构、成分、含量及温度等信息。人类的视觉在光谱的概念里仅局限于可见光范围内的红、绿、蓝三原色组成的三维颜色空间，而对物质指纹更为精细的差别和在可见光范围之外的蕴含丰富物质信息的波段视而不见，因此需要借助专业仪器进行光谱识别。

人类自1666年牛顿的棱镜色散实验起，就从未放弃对光谱的开发和利用，从1859年世界上第一台结构完整的光谱仪器诞生，到1992年第一台微型光纤光谱仪的面世，光谱仪器经历漫长的发展已广泛应用在科研、生产、生活的各个领域，如实验室光谱仪、工业手持光谱仪、地铁液检仪、皮肤检测仪等，极大推进了人类对世界的认知和实践。近年来，北京一家由清华大学毕业的高材生组建的芯视界公司在量子点光谱传感微型化方面取得了成功，研制的产品目前主要应用于水质污染监督、预警与溯源上。

量子点是一种三维尺度均在纳米级别的半导体晶体，由100到10万个原子组成，尺寸一般在10纳米左右。由于量子点在三维方向尺寸均很小，导带电子、价带空穴、激子在三维方向被束缚住，导致了量子点的声、光、电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应，区别于宏观特性。每种量子点对特定光谱范围敏感，可以过滤特定波长的光；不同量子点之间有非常小的光谱移位，通过改变量子点的尺寸、形状和成分，可以实现在很宽的波长范围内（200~5000 nm）连续、精细地调整其吸收光谱。

目前，量子点光谱传感技术已实现在生态环境领域的成功应用，以实时、准确、便捷的传感方式，为水环境监测提供了从源头到末端的智能化管理手段，实现了从事后考核向事中“厂网河湖一体化”监控管理模式的转变，大幅提升污染处置的节奏，为水环境智慧化管理提供了创新性的高效解决方案。基于该技术开发的地表水监测智能终端，在目标河湖水域进行大范围、高密度布设，实现对COD（化学需氧量）、QDI（水质光谱综合指数）、浊度、温度等多水质指标的实时连续监测，并通过物联网技术将水质数据实时回传，让水务管理人员通过指挥中心的大数据水污染溯源系统监控大屏和手机app实时掌握目标水域的水质信息与污染物排放情况，满足了水务管理人员实时监测、污染预警、排污溯源的需求，有效提升了水务精细化、智慧化管理水平。

未来，通过实现光谱仪器的传感器化，结合物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术，量子点光谱传感技术将不断拓展和创新光谱信息的获取和运用方式，有力推动传统光谱学向光谱信息学发展，使得光谱分析在更广阔的行业、领域、时间和空间被以更多前所未有的形式运用。通过提升光谱应用领域的数字化、网络化、智能化水平，构建光谱大数据，为智能制造、工业互联网、物联网产业提供可靠支撑，在科研、工业、农业、医疗健康、国防、环境、教育等领域，探索实现新产品、新产业、新业态、新模式。