清华大学电子学院鲍杰教授团队在《纳米研究》发表重要文章，重构了基于波粒二象性的光谱范式。

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近日，清华大学电子学院鲍杰教授团队在材料科学领域国际知名期刊《Nano Research》上发表题为“Emerging light Wave-Particle Duality in Spectrometer Design”的论文。该研究基于光的波粒二象性基本原理，系统回顾了基于波粒特性的两类光谱传感技术的原理、实现路线、核心特征、性能和应用扩展，为光谱技术的创新演进提供了新的理论视角。此次发表的文章以波粒光二象性的基本原理作为研究的出发点。尽管这一原则已众所周知数百年来，光谱测量方法仍然主要基于光的波动性。因此，传统的基于小波的光谱仪在平衡光谱特性和仪器尺寸方面存在局限性，这限制了它们在原位检测等复杂场景中的应用。这项研究从原理层面将光谱技术系统地分为两个平行范式：“基于波”和“基于粒子”。基于粒子的范例通过光子与量子点和纳米结构等敏感材料的独特相互作用直接编码光谱信息，使它们摆脱由于物理机制而对入射光的相位、偏振和复杂的长光路系统的依赖。这一重大进步预计将使光谱仪实现高分辨率、宽光谱范围和高性能，同时考虑仪器的小型化、鲁棒性和成本控制，并有望提供新思路解决传统技术的核心矛盾。本文提出的基于粒子的技术路径在工业实践中得到了验证。基于相关原理，鲍杰教授团队在光谱技术的高性能工业探索和小型化方面，研发出了量子点光谱检测芯片和一体化监测装置，将传统大型光谱分析仪的尺寸缩小到手机摄像头的水平，并将体积缩小到1/1000。保持稳定的光谱分辨率，同时提高光通量、通道数和环境适应性。基于该核心技术，鲍杰教授团队研发的新宇系列水生环境监测终端和智能大数据水生环境监测系统，形成了从实时数据识别到智能分析决策的完整产品和解决方案体系。目前，该系统m已在全国20多个省市落地，支持地表水质监测、排水管网健康诊断等场景。支持“保护长江”等国家重大工程。相关技术装备已入选住房和城乡建设部先进应用技术和产品目录，并获得国家相关评价。基础研究前沿与产业实践深度融合是技术创新的关键驱动力。本次修订揭示了光谱技术原理、基本原理和具体原理、重要原则、实施规则和中央属性等整体方面的管理范式的设计。没有单独的比例对学术系统的修订，在技术领域，中国的比例是在基础理论中的工业技术的实际化。新世代技术的应用，代表了具体的范式，逐步扩展环境监测实验室、工业愿景、生活和健康、消费电子和其他领域的电子产品，以及伟大的伟大事业在光谱图像细分领域的开发潜力。鲍杰教授团队也将在前沿科学探索和产业转化方面继续深入钻研。基于本次研究成果，我们将支持智能传感技术的迭代优化，与行业伙伴合作拓展该技术的应用场景，为各行业数字化转型提供频谱传感支撑，支持社会可持续发展。
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清华大学电子学院鲍杰教授团队在《Nano Research》上发表了一篇重要文章，重构了基于波粒二象性的光谱范式。
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中国经济网
2026-01-06