研究人员创造出可以看到不可见红外光的低成本传感器

摘要:

据悉,研究人员应通过将光困在黄金的微小缝隙中哄骗分子将不可见的红外线转化为可见光,这创造了新的低成本的传感探测器。检测我们眼睛可见的红色范围以外的光是很难做到的,因为跟室温下的环境热量相比,红外光携带的能量非常小。这掩盖了红外光,除非专门的探测器被冷却到非常低的温度,但这既昂贵又耗能。

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现在,由剑桥大学领导的研究小组展示了检测红外光的新概念,其显示了如何将其转化为易于检测的可见光。

在跟来自英国、西班牙和比利时的同事的合作下,该团队利用单层分子吸收其振动的化学键内的中红外光。这些振动的分子可以将它们的能量捐献给它们遇到的可见光,进而将其 向上转化为更接近光谱蓝色端的发射,然后可以被现代可见光相机检测到。

《科学》报道的这一结果为感知污染物、追踪癌症、检查气体混合物和远程感知外部宇宙开辟了新的低成本途径。

研究人员面临的挑战是确保颤动的分子足够快地遇到可见光。来自剑桥大学卡文迪什实验室的论文第一作者Angelos Xomalis指出:“这意味着我们必须通过将其挤压到由黄金包围的缝隙中将光真正紧紧地困在分子周围。”

据了解,研究人员设计了一种将单分子层夹在镜子和小块黄金之间的方法,这个则只有“超材料”才能做到这一点,它能将光扭曲并挤压到比人类头发小十亿倍的体积中。

“与此同时捕获这些不同颜色的光是很难的,但我们想找到一种不昂贵的方法,并且可以很容易地生产出实用的设备,”来自卡文迪什实验室的论文共同作者Rohit Chikkaraddy博士表示。他根据他对这些构件中的光的模拟设计了这些实验。

领导这项研究的剑桥大学卡文迪什实验室纳米光子学中心的Jeremy Baumberg教授指出:“这就像聆听缓慢的地震波,通过跟小提琴弦的碰撞来获得容易听到的高声啸叫且不会弄坏小提琴。”

研究人员强调,虽然现在还处于早期阶段,但有很多方法可以优化这些廉价的分子探测器的性能,然后可以在光谱的这个窗口获得丰富的信息。

从星系结构的天文观测到感知人类激素或入侵性癌症的早期迹象,许多技术都可以从这种新探测器的进步中受益。

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