来源：【浙江融媒体】
12月27日，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员杨宗银，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。”杨宗银略带激动地说道。
成本降千倍
微型光谱仪可用于无创血糖检测
在杨宗银的实验室里，有几个微型光谱仪，他把手机屏幕靠近微型光谱仪，系统显示了红绿蓝三种颜色出现峰值，用白炽灯照射，马上出现了新的光谱曲线。
他目前专注于将光谱仪微型化的成果转化为产业应用，无创血糖检测是核心应用场景之一。由于亲友中有糖尿病患者，杨宗银看到糖尿病人在生活上的诸多不便，“每天都要扎手，这个真的很难受，中国的糖尿病人有上亿之多，希望光谱仪的技术能够推广下去，真正帮助到他们。”
除了糖尿病的初诊，后续治疗过程也需要患者频繁监测血糖。医务人员一般采用静脉血来检验，而在家庭监测中，以指尖釆血血糖仪为主。尽管血糖智能监测技术比较成熟，相关的CGM产品品类较为丰富，但是需要侵入性操作，而且需要定期更换探头使用成本高，普及度并不高。因此，便捷且无创的血糖测试一直是困扰医学界的世界性难题。
研究发现，红外光谱技术可用于无创血糖检测。红外光谱是一种分子吸收光谱，是用于鉴定有机物和生物样品成分的精确分析方法，可对有机物进行定性和定量的检测。此过程无需样品制备，也无需血液、试剂或一次性塑料耗材。仪器可直接识别皮肤中和血糖相关的光谱，几秒钟内得出血糖的检测结果。
2019 年论文发表后至今，杨宗银对原有光谱仪做了改进，以前它只是单点的光谱仪，只能对一个点做光谱测量，现在已可以集成到手机商用摄像头中，并且每个像素点都是一个光谱。
以测试苹果为例，以前只能测出苹果局部有些红或有些绿，但无法测试到颜色呈现的具体位置，而现在的光谱仪版本，可精准获悉苹果呈现颜色的具体位置。
此前光谱仪使用非标芯片工艺，现在使用标准芯片工艺，产业化程度得以提高。制备流程也采用标准流程，成本已降低到十元钱以内。
微型光谱仪技术有一个巨大优势，就是极低的成本及与其他系统的可集成性。要知道，目前市面上最便宜的光谱仪价格近万元人民币，而该器件可以低至50元人民币以内，毫无疑问，这将会极大地促进光谱技术的普及应用。
2021年，杨宗银发表了其作为第一作者的第二篇《光学光谱仪的小型化》综述论文，建立了微型光谱仪的理论和技术体系，推动了该领域的发展。
他曾是拆家能手
把收音机电视机拆了造“公鸡”闹钟
杨宗银从小并不是一个安分的孩子，一直喜欢做电子机械相关的一些研究。最喜欢的动漫是机器猫，哆啦A梦。“我觉得这个是我人生的追求，创造更多好玩的发明。”
家在温州苍南的杨宗银，从小对各种科学问题充满兴趣，但当时物质条件不太丰裕，没有玩具，他就以拆电器制作小发明为乐。为此，他也没少挨父母批评。他总是会把家里收音机、闹钟甚至电视等拆开，研究其中的机理。“其实很多时候是因为没有配件店，所以只能拆东墙补西墙。”为此，他没少挨爸妈的揍。他利用一个光敏电阻和三极管，制作出随着光照自动响的闹钟、光控灯等小发明，天亮就叫，堪称“公鸡”闹钟。他造的遥控小船，可以在小河里乘风破浪。
有些偏科的他，理综考了接近满分考上浙大应用生物系，大二时转专业到机械专业，并通过参加机器人竞赛、机械设计竞赛等得到了系统训练，实现了小时候的发明梦想。
在浙大保研时，机械系名额不足，当时他刚好遇到光电系的童利民教授，发现杨宗银很适合做科研，并像 “捡到宝一样” 给他争取到光电系的名额。由于机械系的本科背景，做光电实验时，他非常得心应手。
市面上没有的设备，他能直接设计并制作加工出来，因此他做实验非常快，有了新想法很快就能做出来。回望浙大读书期间的两次 “命运的安排”，他总结称，小时候做机械的想法，并不是对科学的全面认知，当时对科学的理解就是目之所及的电路，但当认知边界扩展后，他发现想做出更多前沿科学成果，就得和光电结合起来。因为这阴差阳错的经历，也为他造出“世界最小纳米光谱仪”发明打下了基础。
西湖，是杨宗银眼中一个小小的心灵花园。2014 年出国去剑桥读书前一晚，他说自己是听着西湖边的音乐喷泉离开的。读博结束后，他自己很想回国，同时也收到浙大的回国邀请。如今，他在浙大玉泉校区工作，走十几分钟就能到西湖。
“你做的研究，要么上货架，要么进教科书，如果两点都能做到，人生就真的非常完满了。”如今，杨宗银在西子湖畔探究着光和电的终极密码。
潮新闻 记者 张云山
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