Fizičari predlažu novi način otkrivanja infracrvenog zračenja
Nedavno su fizičari sa Federalnog instituta za tehnologiju u Lozani (EPFL) predložili novu metodu detekcije infracrvenog zračenja, koje je vrlo osjetljivo i može čak detektirati signale pojedinačnih fotona. Rješenje na nanorazmjeri zasnovano na platformi molekularne optomehanike za pretvorbu terahercnih i srednje infracrvenih (MIR) fotona u vidljivi-bliski infracrveni (VIS-NIR) opseg i dodavanje buke u njih pomoću punog kvantnog modela i efikasnost konverzije su detaljno analizirani . Istraživanje pod nazivom "Molekularna platforma za pretvorbu frekvencije na nivou jednog fotona" objavljeno je u physics.optics, a adresa rada je: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
Kada koristimo web kamere ili kamere mobilnog telefona, doživljavamo snagu jeftinih, kompaktnih senzora razvijenih u posljednjih nekoliko decenija za vidljivo područje elektromagnetnog spektra. Nasuprot tome, otkrivanje niskofrekventnog zračenja koje je nevidljivo golim okom, poput srednjeg i dalekog infracrvenog zračenja, zahtijeva složenu i skupu opremu. Senzori za molekularno prepoznavanje i snimanje toplotnog zračenja koje prirodno emituje ljudsko tijelo još uvijek nisu široko dostupni zbog nedostatka kompaktne tehnologije. Stoga bi nova konceptualna otkrića u ovoj oblasti mogla imati ogroman utjecaj na naš svakodnevni život. Direktna detekcija pojedinačnih fotona sa talasnim dužinama većim od 2 mikrometra u ambijentalnim uslovima trenutno je još uvek ozbiljan tehnički izazov.
Trenutno najpopularnija tehnika za detekciju srednjeg do dalekog infracrvenog zračenja je mikrobolometar, koji se sastoji od niza malih termometara koji mjere toplinu koju stvara apsorbirano zračenje. Takvi detektori imaju niz ograničenja, posebno sporo vrijeme odziva i nemogućnost detekcije slabih signala zračenja.
Tim EPFL-a predvođen Christopheom Gallandom i Tobiasom Kippenbergom predložio je novu metodu detekcije koja slijedi potpuno drugačiji put: prvo pretvara nevidljivo zračenje u vidljivo svjetlo, a zatim ga detektuje postojećim tehnologijama. U srcu ovog novog koncepta su hibridne metalno-molekularne nanostrukture. Metal je modificiran da fokusira infracrveno zračenje na molekule, uzrokujući njihovo vibriranje. Energija vibrirajućih molekula se zatim ponovo pretvara u zračenje, ali ovaj put u vidljivu svjetlost. Ova hibridna nanostruktura, dizajnirana u saradnji sa Diegom Martin-Canoom (Max Planck Institute for Light, Erlangen, Nemačka), postiže visoku efikasnost konverzije dok smanjuje uređaje na veličine mnogo manje od talasne dužine infracrvene svetlosti.
