Ahmed说：“这是这项技术的重要优势。这种发色团染料可以为您提供即时的反馈，利用光热光谱分析你可以记录能获取定量信息的信号。”
颜色变化实现连续测量
众所周知，利用石蕊或其他材料的颜色变化可以测量pH值或其他环境参数。研究人员在他们的光子系统中，将温度与pH值引起的颜色变化关联起来。他们将传感器放在装有石蕊或红甘蓝溶液的玻璃管中，这些溶液的颜色会随pH值变化而改变，正如高中化学常见的实验演示。
然后研究人员通过另一根光纤向溶液中引入红光或绿光。通过人为改变溶液的pH值，他们可以将溶液的颜色变化与两种光照下从传感器读取的温度变化相关联。
图2：实验演示图四宫格：在一组实验中，培养皿中装有酚红溶液，酚红溶液的颜色根据酸度变化（深黄色表示pH值小；红色表示pH值较大）。根据它的颜色变化，可以判断液体吸收的绿光和蓝光孰多孰少。吸收光后液体的温度变化，可以通过光纤探头来测量，由于可以判断确切的液体颜色，从而可以评估pH值。
工作范围广
Ahmed说，概念验证的实验进行测量的pH值范围很宽，从4到10。正在进行的研究表明，光子pH测量精度可达±0.13 pH单位，并且稳定性至少持续三周，比传统测量时间更长。更重要的是，研究人员说，相比使用笨重的电极和电缆的商用pH传感器，光子pH传感器具有体积小、抗结垢或堵塞等显著优势。
“到目前为止，验证时间最长的实验已经进行了一个月，在此期间，我们的传感器没有出现任何统计学上明显的漂移。”Ahmed说，“目前，传感器性能的下降与我们使用的激光光源的性能下降有关。用质量更好的LED光源替代这些光源可以改善该问题。”
本论文另一位合著者、美利坚大学化学家兼NIST客座研究员Matthew Hartings说：“这些传感器可以为人们提供生物组织生长和疾病进展的实时信息。”他指出，传统的基于贝克曼pH计的传感器虽然可以测量氢离子浓度，但只能提供一系列快照，而光学传感器可以提供连续信息，相当于疾病的“GPS导航”应用。
水凝胶的优势
Ahmed说，研究小组发现，使用水凝胶时，发色团对光的吸收和热量的转化效率会有所提高。他认为这是因为水凝胶使得入射光和光纤温度计有更好的共定位，以及小的实验体积。
在概念验证实验中，“激光一旦射入溶液，就会被吸收，从而加热最靠近玻璃管表面的水层。在这种情况下，光纤温度计通常要距离玻璃管前一到两毫米处，这样它测量其周围的温度变化就少了。通过将所有材料都放在水凝胶里，传感器就能够更靠近光吸收最多的区域。”