基于量子学的光谱分析法可经济且高效地检测食品成分和来源
2022-12-16 15:35:44   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

据麦姆斯咨询报道，在一项最新公布的基于光子学的食品安全项目中，德国汉诺威激光中心（LZH）和合作伙伴正在共同开发一种新的分析方法——利用量子学效应来“更经济高效地”检测食品的成分和来源。

用于食品成分检测的纳米光子芯片晶圆

这项名为“QSPEC”的项目参与单位还涉及AMO和Toptica公司，以及研究机构汉诺威大学和德国食品技术研究所。他们的目标是开发一种替代传统方法的基于量子学的光谱分析法，其具有成本低且灵敏度更高等优点。

该项目的启动声明称：“食品成分标签中的欺诈不仅会造成经济损失，还会导致健康风险。因此，实验室使用真实性检测来确定所标注的食品地理来源是否正确，是否确实省略了某些成分，或者是否没有添加其他成分。目前，这些成分分析可采用核磁共振波谱法（NMR spectroscopy），该方法可以清楚地识别给定样品中的几乎所有有机物质。但是，分析非常昂贵，因为核磁共振波谱仪庞大且复杂，耗资数百万欧元。”

QSPEC项目由德国联邦教育和研究部（BMBF）资助，重点是研发基于量子学的光谱分析法。德国亚琛AMO纳米光子学组组长Stephan Suckow博士是QSPEC项目的合作协调员。

Suckow博士评论说：“首先，产生由长波长和短波长光子组成的纠缠光子对。长波长光子与样品相互作用，例如改变其相位。这个被操纵的光子对然后被送入另一个过程，在这个过程中又产生了另一个光子对。”

“光子对中包含的信息通过量子干涉进行转换，因此最终可以通过短波长光子的计数率就可以读取。短波长光子充当信息载体，能够用当前技术进行特别好的测量。光子对的带宽使样品的光谱解析成为可能。”Suckow 博士总结说，“在这方面，单个食物样本的光谱就像人体指纹一样。然后我们可以将这些指纹与其他参考样本进行比较，从而得出有关成分和地理特征的结论。”

为了产生量子频率梳，需要新型激光束源，这就是LZH和Toptica所涉及的研究领域。AMO将使用纳米光刻方法来制造芯片，以在尽可能小的空间内容纳必要的技术要素。AMOtronics将提供检测所需的超快电子设备。LUH光子学研究所随后会将各个组件整合为一个系统。

LZH科学家为QSPEC项目开发了新型激光束源，可用于产生量子频率梳

从成分的构成上，可以毫无疑问地确定橄榄油、果汁、蜂蜜等许多食品的来源，甚至可以检测最低浓度的污染物。QSPEC项目合作伙伴表示，这“将构成新一代分析工具的基础，从而实现食品生产的全面质量保证”。

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《光谱成像市场和趋势-2022版》

《小型、微型和芯片级光谱仪技术及市场-2020版》