Fysikere foreslår en ny måte å oppdage infrarød stråling på
Nylig har fysikere ved Federal Institute of Technology i Lausanne (EPFL) foreslått en ny metode for å oppdage infrarød stråling, som er svært følsom og til og med kan oppdage enkeltfotonsignaler. En løsning i nanoskala basert på en plattform for molekylær optomekanikk for å oppkonvertere terahertz og midt-infrarøde (MIR) fotoner til det synlige-nær-infrarøde (VIS-NIR) båndet og legge til støy til dem ved å bruke en full kvantemodell og konverteringseffektivitet ble analysert i detalj . Forskningen med tittelen "Molecular platform for frequency upconversion at the single-photon level" ble publisert i physics.optics, og adressen til artikkelen er: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
Når vi bruker webkameraer eller mobiltelefonkameraer, opplever vi kraften til billige, kompakte sensorer utviklet i løpet av de siste tiårene for det synlige området av det elektromagnetiske spekteret. I motsetning til dette krever det å oppdage lavfrekvent stråling som er usynlig for det blotte øye, slik som middels og langt infrarød stråling, komplekst og kostbart utstyr. Sensorer for molekylær gjenkjenning og avbildning av varmestråling naturlig avgitt av menneskekroppen er ennå ikke allment tilgjengelig på grunn av mangel på kompakt teknologi. Derfor kan nye konseptuelle gjennombrudd på dette området ha stor innvirkning på våre daglige liv. Direkte deteksjon av enkeltfotoner med bølgelengder større enn 2 mikrometer under omgivelsesforhold er for tiden fortsatt en alvorlig teknisk utfordring.
For øyeblikket er den mest populære teknikken for å oppdage infrarød stråling fra midten til langt, mikrobolometeret, som består av en rekke små termometre som måler varmen som genereres av absorbert stråling. Slike detektorer har en rekke begrensninger, spesielt langsomme responstider og manglende evne til å oppdage svake strålingssignaler.
EPFL-teamet ledet av Christophe Galland og Tobias Kippenberg har foreslått en ny deteksjonsmetode som følger en helt annen vei: først konvertere den usynlige strålingen til synlig lys og deretter oppdage den med eksisterende teknologier. I hjertet av dette nye konseptet er hybrid metall-molekylære nanostrukturer. Metallet er modifisert for å fokusere infrarød stråling på molekylene, noe som får dem til å vibrere. Energien til de vibrerende molekylene blir så omdannet til stråling igjen, men denne gangen som synlig lys. Denne hybrid nanostrukturen, designet i samarbeid med Diego Martin-Cano (Max Planck Institute for Light, Erlangen, Tyskland), oppnår høy konverteringseffektivitet samtidig som enhetene krymper til størrelser som er mye mindre enn bølgelengden til infrarødt lys.
