昨天,2023达摩院青橙奖公布,常林、冯毅、庞全全、王鑫、王睿、杨宗银等15位中国青年科学家获奖,他们每人将获得由阿里巴巴公益专项支持、可自由支配的100万元奖金。其中,4位浙江高校青年才俊上榜,分别是之江实验室研究快速射电暴的冯毅,西湖大学研究钙钛矿光电器件的王睿,浙江大学研究半导体光电子器件的杨宗银,西湖大学研究干细胞培养和诱导重编程的刘晓东。
达摩院青橙奖旨在发掘和帮助更多对科技进步有重要推动作用的35岁以下中国青年科学家,鼓励他们在重大科研攻坚中挑大梁,发挥榜样作用,带动更多人关注和投身科学研究。
记者采访了浙江大学信息与电子工程学院研究员杨宗银,这位青橙奖得主造出了世界上最小的光谱仪。
变小变小再变小
成本也从上万元降到50元内
“变小,变小,变小”在浙江大学信息与电子工程学院“百人计划”研究员杨宗银的桌子上,放着两台光谱仪,一台像个老式电视机,一台只有饮料瓶盖大小。他做的就像孙悟空的变小“魔法”。
在杨宗银的实验室里,有几个微型光谱仪,他把手机屏幕靠近微型光谱仪,系统显示了红绿蓝三种颜色出现峰值,用白炽灯照射,马上出现了新的光谱曲线。
杨宗银研发的微型光谱仪尺寸仅几十微米,是目前市面上最小光谱仪的千分之一,与动辄上万元的光谱仪相比,这款微型光谱仪价格低至50元以内。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,检测一下蔬菜瓜果的新鲜度、农药残留,“读出”牛奶里是否含有三聚氰胺,血糖指数实时无创检测……这些科幻片里的情景,很可能变成现实。
他目前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。”
曾是拆家能手
150次失败后做出那道“彩虹”
家在温州苍南的杨宗银,从小并不是一个安分的孩子,一直喜欢做电子机械相关的一些研究。不过,当时对科学的理解就是目之所及的电路,但当认知边界扩展后,他发现想做出更多前沿科学成果,就得和光电结合起来,这为他造出“世界最小纳米光谱仪”发明打下了基础。
光谱仪微型化是目前科技界面临的重大技术挑战。新型的纳米线材料是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,而最初的研发要从“一根彩虹” 开始。
2011年,在浙大读研期间,杨宗银和师兄一起在世界上首次报道了生长带隙渐变纳米线的方法,这种技术得出的纳米线,在荧光显微镜下看起来就像一道彩虹。2018年夏天,杨宗银在物理层面做到极致的微型光谱仪,测不到需要的结果,他每天都是剑桥大学电子工程系实验楼最晚走的那个人,“很煎熬也很值得。”有一天一位博士朋友提醒会不会是算法层面需要优化。于是,把算法优化后的一个深夜,他去测试最后一个样品,结果刚好和商用光谱仪完全对得上。之后,他的论文仅用两个月就被Science 编辑收录和发表,并被评价是“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”, 让中国在光谱仪微型化领域走在了世界前列。