圖為超表面與氣體分子相互作用示意圖（來源：SUTD）
中紅外波段是電磁光譜中有趣的部分，它由人眼無法看到的顏色組成的。許多化學(xué)分子在紅外光照射時會產(chǎn)生共振。這種紅外共振可以用來識別分子或采集分子的“指紋”特征圖譜。因此，紅外波段對大氣污染監(jiān)測、爆炸物和麻醉毒品的檢測、食品質(zhì)量檢測等一系列應(yīng)用都很有幫助。然而，紅外光學(xué)組件體積往往比較大，且價格昂貴、不可調(diào)諧。
據(jù)麥姆斯咨詢報道，來自新加坡科技與設(shè)計大學(xué)（Singapore University of Technology and Design，SUTD）與大連理工大學(xué)（DUT）、新加坡同步輻射光源（SSLS）的研究者們聯(lián)合研究，證明了常見于數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的可調(diào)相變材料，可用于調(diào)諧微尺寸紅外透射“超表面”濾光器的響應(yīng)。濾光器可在中紅外光譜的寬波段上進(jìn)行調(diào)諧，在該波段中許多污染氣體會產(chǎn)生振動。
SUTD的首席研究員、助理教授Robert Simpson說：“這些紅外濾光器非常小，甚至可以集成到智能手機(jī)中。幫助用戶實(shí)現(xiàn)多種測量應(yīng)用，例如，測量用來炸食物的油的質(zhì)量、呼吸的空氣質(zhì)量，或者通過測量從人體排出的體液來檢查身體健康狀況”。
這項(xiàng)研究成果發(fā)表于《Advanced Optical Materials》期刊，該期刊以發(fā)表突破性跨學(xué)科研究而聞名，其關(guān)注的研究領(lǐng)域是光物質(zhì)的相互作用。
1、測定時實(shí)驗(yàn)室的溫度應(yīng)在15～30℃，相對濕度應(yīng)在65%以下，所用電源應(yīng)配備有穩(wěn)壓裝置和接地線。因要嚴(yán)格控制室內(nèi)的相對濕度，因此紅外實(shí)驗(yàn)室的面積不要太大，能放得下必須的儀器設(shè)備即可，但室內(nèi)一定要有除濕裝置。 2、為防止儀器受潮而影響使用壽命，紅外實(shí)驗(yàn)室應(yīng)經(jīng)常保持干燥，即使儀器不用，也應(yīng)每周開機(jī)至少兩次，每次半天，同時開除濕機(jī)除濕。特別是霉雨季節(jié)，可以是能每天開除濕機(jī)?！ ?、如所用的是單光朿型傅立葉紅外分光光度計(目前應(yīng)用較多)，實(shí)驗(yàn)室里的CO2含量不能太高，因此實(shí)驗(yàn)室里的人數(shù)應(yīng)盡量少，無關(guān)人員可以不要進(jìn)入，還要注意適當(dāng)通風(fēng)換氣。 4、紅外光譜測定常用的試樣制備方法是溴化鉀(KBr)壓片法(藥典收載品種90%以上用此法)，因此為減少對測定的影響，所用KBr可以應(yīng)為光學(xué)試劑級，至少也要分析純級。使用前應(yīng)適當(dāng)研細(xì)(200目以下)，并在120℃以上烘4小時以上后置干燥器中備用。如發(fā)現(xiàn)結(jié)塊，則應(yīng)重新干燥。制備好的空KBr片應(yīng)透明，與空氣相比，透光率應(yīng)在75%以上?！ ?、如供試品為鹽酸鹽，因考慮到在壓片過程中可能出現(xiàn)的離子交換現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用氯化鉀(也同溴化鉀一樣預(yù)處理后使用)代替溴化鉀進(jìn)行壓片，但也可比較氯化鉀壓片和溴化鉀壓片后測得的光譜，如二者沒有區(qū)別，則可使用溴化鉀進(jìn)行壓片?！ ?、壓片法時取用的供試品量一般為1～2mg，因不可能用天平稱量后加入，并且每種樣品的對紅外光的吸收程度不一致，故常憑經(jīng)驗(yàn)取用。一般要求所沒得的光譜圖中絕大多數(shù)吸收峰處于10%～80%透光率范圍在內(nèi)。較強(qiáng)吸收峰的透光率如太大(如大于30%)，則說明取樣量太少；相反，如較強(qiáng)吸收峰為接近透光率為0%，且為平頭峰，則說明取樣量太多，此時均應(yīng)調(diào)整取樣量后重新測定?！ ?、壓片時KBr的取用量一般為200mg左右(也是憑經(jīng)驗(yàn))，應(yīng)根據(jù)制片后的片子厚度來控制KBr的量，一般片子厚度應(yīng)在0.5mm以下，厚度大于0.5mm時，常可在光譜上觀察到干涉條紋，對供試品光譜產(chǎn)生干擾。 8、壓片時，應(yīng)先取供試品研細(xì)后再加入KBr再次研細(xì)研勻，這樣比較容易混勻。研磨所用的應(yīng)為瑪瑙研缽，因玻璃研缽內(nèi)表面比較粗糙，易粘附樣品。研磨時應(yīng)按同一方向(順時針或逆時針)均勻用力，如不按同一方向研磨，有可能在研磨過程中使供試品產(chǎn)生轉(zhuǎn)晶，從而影響測定結(jié)果。研磨力度不用太大，研磨到試樣中不再有肉眼可見的小粒子即可。試樣研好后，應(yīng)通過一小的漏斗倒入到壓片模具中(因模具口較小，直接倒入較難)，并盡量把試樣鋪均勻，否則壓片后試樣少的地方的透明度要比試樣多的地方的低，并因此對測定產(chǎn)生影響。另外，如壓好的片子上出現(xiàn)不透明的小白點(diǎn)，則說明研好的試樣中有未研細(xì)的小粒子，應(yīng)重新壓片。 9、測定用樣品應(yīng)干燥，否則應(yīng)在研細(xì)后置紅外燈下烘幾分鐘使干燥。試樣研好并具在模具中裝好后，應(yīng)與真空泵相連后抽真空至少2分鐘，以使試樣中的水分進(jìn)一步被抽走，然后再加壓到0.8～1GPa(8～10T/cm2)后維持2～5min。不抽真空將影響片子的透明度。壓片用模具用后應(yīng)立即把各部分擦干凈，必要時用水清洗干凈并擦干，置干燥器中保存，以免銹蝕。
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