Fizikai siūlo naują būdą aptikti infraraudonąją spinduliuotę
Neseniai Lozanos federalinio technologijos instituto (EPFL) fizikai pasiūlė naują infraraudonosios spinduliuotės aptikimo metodą, kuris yra labai jautrus ir gali aptikti net pavienius fotono signalus. Nano skalės sprendimas, pagrįstas molekulinės optomechanikos platforma, skirtas terahercų ir vidutinio infraraudonųjų spindulių (MIR) fotonus paversti į matomą artimųjų infraraudonųjų spindulių (VIS-NIR) juostą ir pridėti prie jų triukšmą naudojant pilną kvantinį modelį ir konversijos efektyvumą. . Tyrimas pavadinimu „Molekulinė platforma dažnio aukštyn konvertavimui vieno fotono lygiu“ buvo paskelbtas physics.optics, o straipsnio adresas yra: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
Naudodami internetines kameras arba mobiliųjų telefonų kameras patiriame pigių, kompaktiškų jutiklių, sukurtų per pastaruosius kelis dešimtmečius matomoje elektromagnetinio spektro srityje, galią. Priešingai, norint aptikti plika akimi nematomą žemo dažnio spinduliuotę, pvz., vidutinio ir tolimojo infraraudonųjų spindulių spinduliuotę, reikalinga sudėtinga ir brangi įranga. Molekulinio atpažinimo ir natūraliai žmogaus kūno skleidžiamos šilumos spinduliuotės vaizdavimo jutikliai dar nėra plačiai prieinami, nes trūksta kompaktiškų technologijų. Todėl nauji konceptualūs laimėjimai šioje srityje gali turėti didžiulę įtaką mūsų kasdieniniam gyvenimui. Tiesioginis pavienių fotonų, kurių bangos ilgis didesnis nei 2 mikrometrai, aptikimas aplinkos sąlygomis šiuo metu vis dar yra rimtas techninis iššūkis.
Šiuo metu populiariausias vidutinio ir tolimojo infraraudonųjų spindulių aptikimo metodas yra mikrobolometras, kurį sudaro mažų termometrų rinkinys, matuojantis sugertos spinduliuotės generuojamą šilumą. Tokie detektoriai turi tam tikrų apribojimų, ypač lėtą atsako laiką ir nesugebėjimą aptikti silpnų spinduliuotės signalų.
Christophe'o Gallando ir Tobiaso Kippenbergo vadovaujama EPFL komanda pasiūlė naują aptikimo metodą, kuris eina visiškai kitokiu keliu: pirmiausia nematomą spinduliuotę paverčia matoma šviesa, o paskui aptinka esamomis technologijomis. Šios naujos koncepcijos esmė yra hibridinės metalo-molekulinės nanostruktūros. Metalas modifikuojamas, kad infraraudonoji spinduliuotė būtų sutelkta į molekules, todėl jos vibruoja. Tada vibruojančių molekulių energija vėl paverčiama spinduliuote, bet šį kartą kaip matoma šviesa. Ši hibridinė nanostruktūra, sukurta bendradarbiaujant su Diego Martin-Cano (Max Planck šviesos institutas, Erlangenas, Vokietija), pasiekia aukštą konversijos efektyvumą ir sumažina prietaisus iki daug mažesnių nei infraraudonųjų spindulių bangos ilgis.
