2018年的8月，對(duì)浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院研究員楊宗銀來說，注定是值得紀(jì)念的一段時(shí)間。在這段時(shí)間，他基于帶隙漸變材料成功開發(fā)出了世界上最小的光譜儀和高光譜成像儀，解決了小尺寸與高性能兼具的世界難題，其成果以他為第一作者在世界權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Science上發(fā)表了論文兩篇。Science的審稿人評(píng)價(jià)：“這個(gè)工作是集合了目前世界上最先進(jìn)的材料合成工藝，配上最高超的器件制作水準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)技巧，再加上巧妙的算法得到的驚艷之作?！蓖瑫r(shí)，2019年7月，因其在帶隙漸變材料光電器件領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院授予楊宗銀研究員職位，他也成為了該學(xué)院歷史上第一位華人研究員。
在外界人看來，楊宗銀風(fēng)光無限，然而為了這份成果，他堅(jiān)持了整整8年。
吹盡狂沙始到今
事情要從2011年楊宗銀在浙江大學(xué)攻讀光電專業(yè)的碩士學(xué)位時(shí)說起。由于從小喜歡拆電器、研究小的發(fā)明，楊宗銀的動(dòng)手鉆研能力一直非常出色，在碩士時(shí)期他便和師兄一起在世界上首次報(bào)道了生長(zhǎng)帶隙漸變納米線的方法，該方法解決了傳統(tǒng)半導(dǎo)體光電材料中無法覆蓋整個(gè)光譜范圍的難題，成為突破該技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵方向。隨后，他突發(fā)奇想，是否可以用這種帶隙漸變納米線做光譜儀？
要知道，隨著科技水平的提高，傳統(tǒng)的光譜儀由于體積龐大已經(jīng)無法滿足日益發(fā)展的光譜檢測(cè)技術(shù)的需求，然而，減小光譜儀的分光元件或探測(cè)器尺寸將導(dǎo)致光譜分辨率、靈敏度及動(dòng)態(tài)范圍顯著下降，因此光譜儀的微型化是目前科技界面臨的重大技術(shù)挑戰(zhàn)。由此可見，楊宗銀的這個(gè)想法自提出時(shí)起，就注定了要成為一項(xiàng)領(lǐng)先于世界半導(dǎo)體光電子技術(shù)的前沿研究，而楊宗銀也不得不面對(duì)充滿坎坷困難的研究之路。
盡管已經(jīng)做好了心理準(zhǔn)備，但后來經(jīng)受的挫折依舊超出了楊宗銀的想象。在碩士及后來漂洋過海前往劍橋大學(xué)讀博期間，他經(jīng)歷了上百次實(shí)驗(yàn)的失敗，面對(duì)未知的結(jié)果和畢業(yè)的壓力，他曾一度陷入迷茫。有一次，他以為實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)，滿懷希冀地重新嘗試，但結(jié)果發(fā)現(xiàn)依舊低估了研究的難度。直到2018年8月的某個(gè)周六晚上，他在實(shí)驗(yàn)室里終于檢測(cè)到了信號(hào)，那一刻他激動(dòng)地意識(shí)到，自己終于成功了！
楊宗銀最終研發(fā)出的微型光譜儀尺寸僅幾十微米，不需要孤立的分光和探測(cè)元件，是目前市面上最小光譜儀的千分之一。“由于極小的尺寸，該光譜儀可應(yīng)用于單細(xì)胞高光譜成像、光譜監(jiān)測(cè)和篩選?！睏钭阢y略帶激動(dòng)地說道。
不僅如此，該微型光譜儀技術(shù)還有一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)，就是極低的成本及與其他系統(tǒng)的可集成性。要知道，目前市面上最便宜的光譜儀價(jià)格近萬元人民幣，而該器件可以低至50元人民幣以內(nèi)，毫無疑問，這將會(huì)極大地促進(jìn)光譜技術(shù)的普及應(yīng)用。
同時(shí)，該微型光譜儀還與廣泛使用的手機(jī)攝像系統(tǒng)具有良好的兼容性，可設(shè)計(jì)成緊湊式光譜儀模塊使手機(jī)具備光譜探測(cè)能力。據(jù)此，楊宗銀基于華為P9手機(jī)開發(fā)出了高光譜成像模塊，該模塊較高的光譜分辨率（5nm）和空間分辨率，對(duì)生活中的食物、藥品以及皮膚等進(jìn)行高光譜測(cè)量，從而幫助消費(fèi)者判斷食品藥品安全及身體健康程度?！岸以撃K還可內(nèi)嵌到手持設(shè)備、無人機(jī)及可穿戴設(shè)備中，使得光譜檢測(cè)技術(shù)走進(jìn)大眾日常生活中?！睏钭阢y侃侃而談道。
楊宗銀說，在未來幾年，他將會(huì)全力推進(jìn)微型光譜儀的產(chǎn)業(yè)化，“光電技術(shù)終究還是要落實(shí)到百姓的實(shí)際應(yīng)用中才更有意義”。歷經(jīng)8年坎坷與挫折的楊宗銀微笑著談起他今后的研究規(guī)劃。而這，將會(huì)是他新的征程。
