浙江大学研究员杨宗银：解决光谱仪小尺寸与高性能兼具的难题
【环球网科技报道 记者 李文瑶】光谱仪在科研和工业生产中应用广泛，大部分光谱仪体积庞大，工作原理仍和牛顿当年的实验相似，已无法满足日益发展的光谱应用技术需求。但是减小分光和探测元件的尺寸将导致光谱仪检测质量显著下降，光谱仪微型化是目前科技界面临的重大技术挑战。
浙江大学信息与电子工程学院研究员杨宗银则另辟蹊径，希望研制出一种新型的纳米线材料，进而突破在微米尺度上实现大光谱范围色散的科学难题，解决传统光谱仪小尺寸与高性能无法兼具的挑战。
而这一研究成果，也让他获得了2023年达摩院“青橙学者”桂冠。
这样一个比头发丝直径还小千倍的器件，杨宗银前前后后研究了8年，失败了150次。
“每天晚上大概10点多做完实验，骑车穿过灯红酒绿的剑桥市中心，看到大家都穿得很漂亮，在酒吧放松。内心也会动摇，是否没有融入当地生活。但一想到，如果有可能把这个工作做出来，就能开拓一个新的领域，就很兴奋地骑车回家，然后第二天又信心满满地去实验室。”
2018年8月，在一个周六的晚上，杨宗银在实验室测量到了信号，有点不敢相信自己的眼睛，验证了多次都和商用光谱仪测量结果相符。
杨宗银最终凭此开发出世界上最小的光谱仪，其器件尺寸仅几十微米，通过进一步开发，可内嵌到手机、无人机以及可穿戴设备中。未来，用手机扫一扫，检测一下蔬菜瓜果农药残留，“读出”牛奶里是否含有三聚氰胺……这些科幻片里的情景，很可能变成现实。
他的论文于次年5月投稿给Science杂志，7月便被接受。Science的编辑评价这项成果是“世界上最先进的材料合成，最高超的实验技巧，最巧妙的算法”。
据了解，杨宗银提出了一种全新的结构，用半导体纳米材料替代了传统光谱仪中用到的光栅、探测器阵列和准直光路等大元件，结构非常简单，因此尺寸能缩小为传统光谱仪的千分之一。该光谱仪可用于单细胞高光谱成像、光谱监测和筛选。此外也可通过材料的替换，使该微型光谱仪的工作波段从可见光延伸到中红外，从而开拓出更多的应用，如血糖检测。这也让中国在光谱仪微型化领域走在了世界前列。
在杨宗银看来，科学家是一个很好的职业，有兴趣也有能力去做一些探索未来的工作。理论型的科学家为人类开拓边界，应用型科学家则通过制造工具造福社会。
循着梦想的轨迹，他考上了浙江大学机械系本科，硕士保送到心仪的光电子研究领域，随后拿到了全额的奖学金赴剑桥大学读博，并接过牛顿的思考，推动光谱仪进入到纳米时代，有可能创造出更大的技术应用前景。
如今，学有所成的杨宗银回到了母校浙大任职，专注于将光谱仪微型化的成果转化为产业应用，无创血糖检测是核心应用场景之一。由于亲友中有糖尿病患者，杨宗银看到糖尿病人在生活上的诸多不便，“每天都要扎手，这个真的很难受，中国的糖尿病人有上亿之多，希望光谱仪的技术能够推广下去，真正帮助到他们。”