Fysikere foreslår en ny måde at detektere infrarød stråling på
For nylig har fysikere ved Federal Institute of Technology i Lausanne (EPFL) foreslået en ny metode til at detektere infrarød stråling, som er meget følsom og endda kan detektere enkeltfotonsignaler. En løsning i nanoskala baseret på en molekylær optomekanisk platform til at opkonvertere terahertz og melleminfrarøde (MIR) fotoner til det synlige-nær-infrarøde (VIS-NIR) bånd og tilføje støj til dem ved hjælp af en fuld kvantemodel og konverteringseffektivitet blev analyseret i detaljer . Forskningen med titlen "Molecular platform for frequency upconversion at the single-photon level" blev offentliggjort i physics.optics, og artiklens adresse er: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
Når vi bruger webcams eller mobiltelefonkameraer, oplever vi kraften i billige, kompakte sensorer udviklet i løbet af de sidste par årtier til det synlige område af det elektromagnetiske spektrum. Derimod kræver det komplekst og dyrt udstyr at detektere lavfrekvent stråling, der er usynlig for det blotte øje, såsom mellem- og fjerninfrarød stråling. Sensorer til molekylær genkendelse og billeddannelse af varmestråling, der naturligt udsendes af den menneskelige krop, er endnu ikke bredt tilgængelige på grund af mangel på kompakt teknologi. Derfor kan nye konceptuelle gennembrud på dette område have en enorm indflydelse på vores dagligdag. Direkte detektion af enkeltfotoner med bølgelængder større end 2 mikrometer under omgivende forhold er i øjeblikket stadig en alvorlig teknisk udfordring.
I øjeblikket er den mest populære teknik til at detektere infrarød stråling fra midten til langt, mikrobolometeret, som består af en række små termometre, der måler den varme, der genereres af absorberet stråling. Sådanne detektorer har en række begrænsninger, især langsomme responstider og manglende evne til at detektere svage strålingssignaler.
EPFL-teamet ledet af Christophe Galland og Tobias Kippenberg har foreslået en ny detektionsmetode, der følger en helt anden vej: først at konvertere den usynlige stråling til synligt lys og derefter detektere den med eksisterende teknologier. Kernen i dette nye koncept er hybride metal-molekylære nanostrukturer. Metallet er modificeret til at fokusere infrarød stråling på molekylerne, hvilket får dem til at vibrere. De vibrerende molekylers energi omdannes derefter til stråling igen, men denne gang som synligt lys. Denne hybride nanostruktur, designet i samarbejde med Diego Martin-Cano (Max Planck Institute for Light, Erlangen, Tyskland), opnår høj konverteringseffektivitet, mens enhederne krymper til størrelser, der er meget mindre end bølgelængden af infrarødt lys.
