他造出了世界上最小的光谱仪，成本降千倍，可以对单细胞进行高光谱成像
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他造出了世界上最小的光谱仪，成本降千倍，可以对单细胞进行高光谱成像
今天，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。
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。
同时，30位青年学者获得了2023达摩院青橙奖最具潜力奖，他们将获得10万元奖金。
潮新闻记者采访了浙江大学信息与电子工程学院研究院杨宗银，看看这位青橙奖得主又有什么样的故事。
西游记》中孙悟空对着一万三千五百斤的定海神针喊着“变小，变小，变小”，变成可放入耳朵里的如意金箍棒。
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。
杨宗银研发的微型光谱仪尺寸仅几十微米，不需要孤立的分光和探测元件，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。
早上信心十足去实验室晚上垂头丧气回来
150次失败后终于做出那道“彩虹”
“肉眼所见的世界，并非真实的世界，只是红绿蓝三色在我们脑海中的投影。”1666年，牛顿发现太阳光通过棱镜的折射后可观察到更多光谱色，这个实验推动了光谱仪的诞生。
凭借光谱仪这一工具，人类掌握一种新的精确探测物质的能力。光谱仪在科研和工业生产中应用广泛，大部分光谱仪体积庞大，工作原理仍和牛顿当年的实验相似，已无法满足日益发展的光谱应用技术需求。但是减小分光和探测元件的尺寸将导致光谱仪检测质量显著下降，光谱仪微型化是目前科技界面临的重大技术挑战。
300多年后，一名来自中国浙江的年轻学子负笈剑桥，来到牛顿曾灵感迸发的地方。在这里，他突发奇想，希望研制出一种新型的纳米线材料，进而突破在微米尺度上实现大光谱范围色散的科学难题，解决传统光谱仪小尺寸与高性能无法兼具的挑战。
这样一个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。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。当时，他猜想这种材料或许可用于分析光谱，由于当时条件不足，这项研究被迫搁置。
2014年，杨宗银到剑桥读博。“当时去到剑桥的时候也非常激动，看到那棵砸中牛顿的苹果树后代就种在剑桥三一学院门口。当时很震撼，离梦想中的科学家这么近。我们当时发表的那篇Science论文，剑桥大学新闻稿标题就是超越牛顿光学实验的极限，就在牛顿光学的基础上做的更小，确实是有受他这个启发，而且刚好是在剑桥，这个确实冥冥中有所关联的。”
2018年夏天，还在剑桥读博的杨宗银，碰到了一个难题，他在物理层面做到极致的微型光谱仪，还是测不到需要的结果。再做不出来，他的博士毕业论文都要悬了。面对未知的结果和毕业的压力，他曾一度陷入迷茫。在妻子的鼓励和自己的坚持下，他心有不甘地再次尝试，并开始有一点起色。
回顾那段岁月，杨宗银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”，这培养了其日后沉下心来做科研的品格。
“每天晚上大概10点多做完实验，骑车穿过灯红酒绿的剑桥市中心，看到大家都穿得很漂亮，在酒吧放松。内心也会动摇，是否没有融入当地生活。但一想到，如果有可能把这个工作做出来，就能开拓一个新的领域，就很兴奋地骑车回家，然后第二天又信心满满得去实验室。”
有一天早上跑步的时候，一位博士朋友告诉他，会不会是算法层面需要优化。无心插柳柳成荫，他把算法优化后，8 月中旬的一个深夜，他去测试最后一个样品，结果刚好和商用光谱仪完全对的上。忆起那个“胜利之夜”，他曾说“那一刻百感交集，想到这几年的种种经历，一个人在实验室呆坐了好久好久。”
有了这个好结果，他开始写论文，写好的那一周，恰逢女儿出生。而在后面，他给论文准备了三十页的回复，Science 编辑直接接受，论文仅用两个月就被收录和发表。Science的编辑评价这项成果是“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。
杨宗银最终研发出的微型光谱仪尺寸仅几十微米，不需要孤立的分光和探测元件，是目前市面上最小光谱仪的千分之一。“由于极小的尺寸，该光谱仪可应用于单细胞高光谱成像、光谱监测和筛选。
他造出了世界上最小的光谱仪，成本降千倍，可以对单细胞进行高光谱成像
他造出了世界上最小的光谱仪，成本降千倍，可以对单细胞进行高光谱成像