فیزیکدانان روش جدیدی را برای تشخیص تشعشعات فروسرخ پیشنهاد می کنند
اخیراً فیزیکدانان مؤسسه فناوری فدرال در لوزان (EPFL) روش جدیدی را برای تشخیص تشعشعات فروسرخ پیشنهاد کرده اند که بسیار حساس است و حتی می تواند سیگنال های تک فوتون را تشخیص دهد. یک راه حل در مقیاس نانو بر اساس یک پلت فرم اپتومکانیک مولکولی برای تبدیل فوتون های تراهرتز و مادون قرمز میانی (MIR) به باند مرئی-نزدیک مادون قرمز (VIS-NIR) و اضافه کردن نویز به آنها با استفاده از یک مدل کوانتومی کامل و راندمان تبدیل با جزئیات مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. . تحقیق با عنوان "پلتفرم مولکولی برای تبدیل فرکانس بالا در سطح تک فوتون" در physics.optics منتشر شده است و آدرس مقاله: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1 است.
هنگام استفاده از وب کم یا دوربین تلفن همراه، ما قدرت حسگرهای ارزان قیمت و فشرده را که در چند دهه گذشته برای ناحیه مرئی طیف الکترومغناطیسی توسعه یافته اند، تجربه می کنیم. در مقابل، تشخیص تشعشعات با فرکانس پایین که با چشم غیرمسلح نامرئی است، مانند تابش مادون قرمز میانی و دور، به تجهیزات پیچیده و گران قیمتی نیاز دارد. حسگرهایی برای تشخیص مولکولی و تصویربرداری از تشعشعات گرمایی که به طور طبیعی از بدن انسان ساطع میشوند، به دلیل فقدان فناوری فشرده هنوز به طور گسترده در دسترس نیستند. بنابراین، پیشرفت های مفهومی جدید در این زمینه می تواند تأثیر زیادی بر زندگی روزمره ما داشته باشد. تشخیص مستقیم فوتون های منفرد با طول موج های بیشتر از 2 میکرومتر در شرایط محیطی در حال حاضر هنوز یک چالش فنی جدی است.
در حال حاضر محبوب ترین روش برای تشخیص تابش مادون قرمز متوسط تا دور میکروبولومتر است که از مجموعه ای از دماسنج های کوچک تشکیل شده است که گرمای تولید شده توسط تابش جذب شده را اندازه گیری می کند. چنین آشکارسازهایی دارای تعدادی محدودیت هستند، به ویژه زمان پاسخ آهسته و ناتوانی در تشخیص سیگنال های تابش ضعیف.
تیم EPFL به رهبری کریستوف گالاند و توبیاس کیپنبرگ روش تشخیص جدیدی را پیشنهاد کرده اند که مسیر کاملا متفاوتی را دنبال می کند: ابتدا تشعشع نامرئی را به نور مرئی تبدیل می کند و سپس آن را با فناوری های موجود تشخیص می دهد. در قلب این مفهوم جدید، نانوساختارهای ترکیبی فلز-مولکولی قرار دارند. این فلز به گونه ای اصلاح شده است که تابش مادون قرمز را روی مولکول ها متمرکز کند و باعث ارتعاش آنها شود. سپس انرژی مولکول های ارتعاشی دوباره به تابش تبدیل می شود، اما این بار به صورت نور مرئی. این نانوساختار هیبریدی که با همکاری دیگو مارتین کانو (موسسه نور ماکس پلانک، ارلانگن، آلمان) طراحی شده است، بازده تبدیل بالایی را به دست میآورد در حالی که دستگاهها را به اندازههایی بسیار کوچکتر از طول موج نور مادون قرمز کوچک میکند.
