南大研發出紫外光子探測晶片 “神眼”可探霧霾

南京大學電子科學與工程學院陸海教授的研究團隊，研發出了號稱世界上最小的“紫外光子探測晶片”，已經引起了手機企業的極大興趣。不僅如此，這種晶片還能在衛星上偵測地面霧霾。而該團隊還研發了更加靈敏神奇的碳化硅紫外單光子探測器，甚至可以用於警戒敵方導彈來襲。

這個晶片是個“神眼”

“光子”是光的最小能量量子。一根燃燒的蠟燭一秒鐘可以發射出多達100億個以上的光子。光子如此微小，小到我們根本意識不到它的存在，然而，若是有種“神器”能撲捉監測到空氣中的紫外光線的光子，豈不就能探出是否有紫外線，以及強度有多大了麼？

南京大學電子科學與工程學院長江特聘教授陸海和他的研究團隊，剛剛成功研製出了世界上最小的紫外光子感測器，尺寸僅有1毫米×0.8毫米。

為了研發出這些成熟的晶片，並且尺寸越做越小，生規模越做越大，陸海教授和他的團隊花了兩年多的時間，突破性能、成本、可靠性等一系列難題。陸教授非常自信地：“我們批量供應的器件品性能非常好，明顯優於國外競爭對手的品，且具有成本優勢。”據了解，南大的研發團隊目前正積極與華為在內的多國內手機廠家接觸洽談，希望把這項紫外探測技術大規模地推廣到手機應用領域。

神器有妙用 紫外光子感應器

1、自動調光

能分析判斷周圍的環境光是燈光還是太陽光，相應地自動調節對比度和色彩，既保持最逼真生動的顯示效果，又不會刺激眼睛。

2、檢測紫外線

隨時隨地檢測當前環境中的紫外線強度，提醒用戶撐起遮陽傘，涂抹防曬霜，或乾脆躲進室內。

3、監測霧霾

紫外光子感應器晶片如果把它裝進氣象或環境監測衛星，可以用來監測環境污染，發現和判定霧霾影響範圍及濃度。陸教授給記者們展示了一幅由風雲三號氣象衛星拍攝到的河北霧霾影響範圍，大片大片的地區都被彩色色塊覆蓋，色彩越濃意味霧霾越濃重。他介紹，這就是用衛星上紫外探測器拍攝到的霧霾影響範圍。因為霧霾對於紫外光有非常特殊的吸收作用，因此用探測器捕捉到紫外光，就能反向勘察霧霾影響區域和濃度。

紫外單光子感應器

監測預警敵方導彈

目前世界各國都在競相研發的“紫外單光子感應器”，是用來探測到底有沒有紫外光線的。陸海教授，別看名字裏多了一個“單”字，研發難度和作用卻大得多了。因為一根蠟燭1秒就能釋放出的超100億個光子中，假設紫外光子只占萬分之一，那麼在完全不考慮飛行損耗的情況下，1公里以外，面積為1平方厘米的鏡頭1秒鐘只能接收到1000個紫外光子。南大專家的目標則是要將每一個紫外光子發出的能量都收集、探測到。

“碳化硅單光子感應器”就是陸教授和團隊的得意之作。“碳化硅單光子感應器”之所以成為世界各個大國競相研究和競爭的焦點，主要原因就是它在國防上有無與倫比的潛力和巨大用途。

陸海舉例，導彈發射的飛行尾焰中存在像指紋一樣的特殊紫外光譜成分，在自然界中是不存在的，所以利用超靈敏度“紫外單光子探測器”就有可能在上千公里以外探測和分辨出來襲導彈，甚至通過衛星監測，在地方導彈剛剛點火的一瞬間就發現目標，並且根據尾焰分析出導彈型號射程，為有效反制或者規避提供寶貴的時間。

此外，當有火焰燃燒、高壓線發生電弧現象時，都會發出特殊的紫外光，因此用探測器靈敏地捕捉到紫外光將會在防火探測、環境監測、工業過程監控、生物醫藥、空間科學等領域作用巨大。

記者 王晟 攝影記者 劉莉