Fizicienii propun o nouă modalitate de a detecta radiația infraroșie
Recent, fizicienii de la Institutul Federal de Tehnologie din Lausanne (EPFL) au propus o nouă metodă de detectare a radiațiilor infraroșii, care este foarte sensibilă și poate detecta chiar semnale cu un singur foton. O soluție la scară nanometrică bazată pe o platformă de optomecanică moleculară pentru a converti fotonii în teraherți și în infraroșu mediu (MIR) în banda vizibil-aproape-infraroșu (VIS-NIR) și pentru a le adăuga zgomot folosind un model cuantic complet și eficiența conversiei au fost analizate în detaliu . Cercetarea intitulată „Platforma moleculară pentru conversia ascendentă a frecvenței la nivelul unui singur foton” a fost publicată în physics.optics, iar adresa lucrării este: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
Când folosim camere web sau camere pentru telefoane mobile, experimentăm puterea senzorilor ieftini și compacti dezvoltați în ultimele decenii pentru regiunea vizibilă a spectrului electromagnetic. În schimb, detectarea radiațiilor de joasă frecvență care sunt invizibile cu ochiul liber, cum ar fi radiațiile în infraroșu mediu și îndepărtat, necesită echipamente complexe și costisitoare. Senzorii pentru recunoașterea moleculară și imagistica radiațiilor termice emise în mod natural de corpul uman nu sunt încă disponibili pe scară largă din cauza lipsei unei tehnologii compacte. Prin urmare, noi descoperiri conceptuale în acest domeniu ar putea avea un impact uriaș asupra vieții noastre de zi cu zi. Detectarea directă a fotonilor unici cu lungimi de undă mai mari de 2 micrometri în condiții ambientale este încă o provocare tehnică serioasă.
În prezent, cea mai populară tehnică de detectare a radiațiilor infraroșii medii până la îndepărtate este microbolometrul, care constă dintr-o serie de termometre mici care măsoară căldura generată de radiația absorbită. Astfel de detectoare au o serie de limitări, în special timpii de răspuns lenți și incapacitatea de a detecta semnale slabe de radiație.
Echipa EPFL condusă de Christophe Galland și Tobias Kippenberg a propus o nouă metodă de detectare care urmează o cale complet diferită: mai întâi convertirea radiației invizibile în lumină vizibilă și apoi detectarea acesteia cu tehnologiile existente. În centrul acestui nou concept se află nanostructurile hibride metal-moleculare. Metalul este modificat pentru a focaliza radiația infraroșie asupra moleculelor, făcându-le să vibreze. Energia moleculelor care vibrează este apoi convertită din nou în radiație, dar de data aceasta ca lumină vizibilă. Această nanostructură hibridă, proiectată în colaborare cu Diego Martin-Cano (Institutul Max Planck pentru Lumină, Erlangen, Germania), realizează eficiențe mari de conversie în timp ce micșorează dispozitivele la dimensiuni mult mai mici decât lungimea de undă a luminii infraroșii.
