直到人类发明了光谱仪，光的奥秘才被揭示。而杨宗银则通过自己的研究，将体积弘大的光谱仪变成比头发丝直径还要小千倍的器件，办理了传统光谱仪小尺寸和高性能无法兼具的难题，为光谱仪微型化领域开辟先河。
12月27日，2023达摩院青橙奖名单公布，杨宗银成为获奖的4位浙江青年学者之一。青橙奖评比面向35岁及以下中国青年学者，旨在发掘有潜力取得打破性造诣、有望成为中国科研中坚力量的新星，支持他们勇攀科学高峰。
1988年出生的杨宗银恰好35岁，“算是遇上了末班车”，他开玩笑说。
“被苹果砸中的那一刻”
把一个小小的方形器件连接得手机上，对着镜头展现不同的颜色，很快就能看到波峰波谷的变革，这是杨宗银科研事情的一部分：捕捉光的讯息。
“人们眼睛可以看到的颜色，背后是成千上万的波段，它们携带着不同的物质身分，有不一样的密码。有时候，眼睛看起来几无差别的两种红，其光谱却完备不同。”杨宗银打了个比方：光谱就像是物质的“指纹”，通过光谱感知，人们得以更靠近事物的实质。
1666年，英国物理学家艾萨克·牛顿用三棱镜首次“看清了”一束太阳光，折射到墙上的复色光分解为单色光并形成光谱，这一科学史上有名的“人造彩虹”，后来也推动了光谱仪这一工具的出身。
在科研和工业生产中，光谱仪运用广泛。通过测试不同的波长，它能呈现光谱谱段和频率的变革，可以用于食品药品快速检测、查看农作物成长状况，也可以作为工业流水线上的一环，监测制药化学反应的进程，或者判断一块太阳能光伏板上是否存在瑕疵。
常规形态中，高精度的光谱仪常日是个不太便携的“大家伙”、要霸占小半张办公桌，而杨宗银研究的光谱仪微型化方向，则要在保持高性能的条件下，让光谱仪更小巧便携，乃至浓缩为模块产品。
在浙江大学读研期间，这颗种子在杨宗银心里抽芽，他希望研制出一种新型的纳米线材料，进而打破在微米尺度上实现大光谱范围色散的科学难题。
怀揣梦想，2014年，杨宗银前往剑桥大学攻读博士学位，他常常末了一个离开剑桥电子工程系实验楼。“煎熬和希望交织。每天都是信心满满地过去，到晚上失落落地回到宿舍，反省到底哪里还可能存在问题、还可以怎么改进。”回忆起那段岁月，他说，煎熬来自每一次的失落败，但一想到如果能打破成功，就能开拓出一个全新的领域，自己又会再次振奋起来。
一次晨跑时，杨宗银无意间和一位数学高手谈及科研中碰着的瓶颈。这位朋友建议：是不是可以从算法优化上动手？
“以前更多是跟干系领域的朋友磋商，在硬件改良上险些是没有进步空间了，却没想过，跨界互换能有这样意外的收成。”这让杨宗银找到了“卡点”：探测器自身运行时存在的噪声，对光谱重布局成了很大滋扰，在此之前，这个难题已经困扰他三年。
正如牛顿被苹果砸中，2018年8月，属于杨宗银的那一刻终于来了：一个周六的晚上，杨宗银在实验室丈量到了旗子暗记。他有点不敢相信自己的眼睛，验证了多次，结果都与商用光谱仪丈量结果符合。他在日记中写道，“那一刻百感交集，想到这几年的各类经历，一个人在实验室呆坐了好久好久。”
在曙光涌现前，杨宗银已经前前后后研究了8年，失落败了150多次。用半导体纳米材料替代传统光谱仪中用到的光栅、探测器阵列和准直光路等大元件，杨宗银提出了一种全新的构造，终极，由他领衔的剑桥大学科研团队，联合中国、英国、芬兰等国家科研机构，终于取获胜利。
2019年9月，美国威信学术期刊《Science》(《科学》)刊发由杨宗银博士为第一作者的《单根纳米线光谱仪》论文，发布天下最小光谱仪出身。
当年5月投稿，7月就被吸收，过程中没有任何修正见地，杨宗银和团队的成果得到了《科学》杂志编辑的高度认可。编辑评价称“纳米线光谱仪是一台凑集了目前天下上最前辈的材料合成工艺、配上最高超的器件制作水准和实验技巧、再加上奥妙的算法得到的惊艳之作。”
循着一束光前行
浙江大学微纳加工中央，险些位于浙大玉泉校区西南角的尽头。“这个位置有点难找，你们找过来是不是不太随意马虎？”杨宗银问。
2020年回到母校浙大后，杨宗银挑起了光谱仪微型化这一研发方向。他的办公室不大，但“五脏俱全”。一进门的事情台可以随时对器件进行大略的检测修理，阁下是开组会的桌子和巨大的电视投屏，往里走则是办公桌、健身器材和一张供临时安歇的小床。
窗外玉泉校区的风景，杨宗银再熟习不过。去剑桥读博前，杨宗银已手握三篇影响因子颇高的光电领域论文，这让后来口试他的导师印象深刻。但由于英语不过关，毕业后近两年，他“流窜”在学弟们的宿舍打地铺，考了十几次雅思、托福，其间还不忘连续做实验、发论文，连续三年，他的导师都乐意给这个偏科学生抛出“绣球”。
“学会与失落败共处并不那么随意马虎。我2014年到剑桥，到2017年、2018年，来自导师的压力、学术的压力、毕业的压力都挺大，中途有两次想放弃去企业上班了。”杨宗银说，有小半年韶光，自己已转向研究导师从事的科研领域，可一旦稍有空闲，内心就被不甘心填满。
彼时，光谱仪微型化还是个偏冷门的研究领域，环球只有一两个组在从事干系研究。但杨宗银读博时梳理了一篇综述文章，将此前几百种技能路线归纳为四种，整理了全体领域体系。这张“家本地图”，也帮助更多后来者加入到这一研究领域。
在浙大，现在有10多个学生随着杨宗银从事干系领域的理论和运用研究。“对着天上很暗的星星，我们也能测出光谱，而且是秒级的。”他说，以前的仪器，是从100份白光中取1%进行探测，而通过新的物理效应，团队正在占领这一性能瓶颈，反其道行之：探测100份白光中的99份，提高能量利用率。
杨宗银自己最关心的运用研究，是无创血糖检测。“科学研究的运用落地要产生代价，必须找到‘刚需’的场景。”他说，由于亲友中有糖尿病患者，自己看到了这一人群在生活中的诸多不便。“扎手是通过葡萄糖的化学反应来检测血糖含量，但它只能测定那一刻的血糖值。我希望通过光谱仪运用捕捉人体内的葡萄糖光学旗子暗记，像佩戴一块腕表一样，实现无感、持续的康健监测。”
目前，杨宗银团队的样机已有雏形，早晚间检测的正负偏差值在10%旁边。他说，葡萄糖开释的光学旗子暗记微弱，团队须要通过机器学习、建模不断优化对旗子暗记的捕捉能力，还须要战胜行走中的技能监测的稳定性。
出生在温州龙港，杨宗银从小就对电子机器感兴趣。小时候看漫画，哆啦A梦会从百宝袋中取出各种神奇发明，创造更多好玩的发明，也就此成为他的人生追求。回忆起来，他以为自己可能也受到了父亲的影响，“父亲不是专业出身，但他很喜好修东西，家里的电器坏了，一样平常都是父亲拆开来修。”
再终年夜一点，杨宗银的“毁坏性”就加倍明显了。为了组装自己设计的小玩意儿，初中时，家里的收音机、电视机都被他拆开，这些家电在当年都算是家里的“大件”，为此，他吃了不少教训，但也造出了天一亮就会响的闹钟和可以在河里开的小船。
“如果对自己所从事的领域有深入理解，就会知道意义有多大。”杨宗银说，科学家是一个很好的职业，有兴趣也有能力去做一些探索未来的事情，“理论型的科学家为人类开拓边界，运用型科学家则通过制造工具造福社会。”
“你做的研究，要么上货架，要么进教科书，如果两点都能做到，人生就真的非常圆满了。”他说。
来源：浙江日报
