Fizikçiler kızılötesi radyasyonu tespit etmek için yeni bir yol öneriyor
Son zamanlarda, Lozan'daki Federal Teknoloji Enstitüsü'ndeki (EPFL) fizikçiler, son derece hassas olan ve hatta tek foton sinyallerini bile algılayabilen, kızılötesi radyasyonu saptamak için yeni bir yöntem önerdiler. Terahertz ve orta kızılötesi (MIR) fotonları görünür-yakın-kızılötesi (VIS-NIR) bandına dönüştürmek ve tam bir kuantum modeli ve dönüştürme verimliliği kullanarak bunlara gürültü eklemek için moleküler bir optomekanik platformuna dayalı nano ölçekli bir çözüm ayrıntılı olarak analiz edildi . "Molecular platform for frekans upconversion at the single-photon level" başlıklı araştırmaphysic.optics'te yayınlandı ve makalenin adresi: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
Web kameraları veya cep telefonu kameraları kullanırken, elektromanyetik spektrumun görünür bölgesi için son birkaç on yılda geliştirilen ucuz, kompakt sensörlerin gücünü deneyimliyoruz. Buna karşılık, orta ve uzak kızılötesi radyasyon gibi çıplak gözle görülemeyen düşük frekanslı radyasyonun tespit edilmesi, karmaşık ve pahalı ekipman gerektirir. İnsan vücudu tarafından doğal olarak yayılan ısı radyasyonunun moleküler tanınması ve görüntülenmesi için sensörler, kompakt teknoloji eksikliğinden dolayı henüz yaygın olarak mevcut değildir. Bu nedenle, bu alandaki yeni kavramsal atılımların günlük yaşamlarımız üzerinde büyük bir etkisi olabilir. Ortam koşullarında 2 mikrometreden daha büyük dalga boylarına sahip tek fotonların doğrudan tespiti şu anda hala ciddi bir teknik zorluktur.
Şu anda orta-uzak kızılötesi radyasyonu saptamak için en popüler teknik, emilen radyasyon tarafından üretilen ısıyı ölçen bir dizi küçük termometreden oluşan mikrobolometredir. Bu tür dedektörlerin, özellikle yavaş tepki süreleri ve zayıf radyasyon sinyallerini tespit edememe gibi bir takım sınırlamaları vardır.
Christophe Galland ve Tobias Kippenberg liderliğindeki EPFL ekibi, tamamen farklı bir yol izleyen yeni bir tespit yöntemi önerdi: önce görünmez radyasyonu görünür ışığa dönüştürmek ve ardından mevcut teknolojilerle tespit etmek. Bu yeni konseptin kalbinde hibrit metal-moleküler nanoyapılar bulunmaktadır. Metal, kızılötesi radyasyonu moleküller üzerinde odaklayarak onların titreşmesine neden olacak şekilde modifiye edilir. Titreşen moleküllerin enerjisi daha sonra tekrar radyasyona dönüştürülür, ancak bu sefer görünür ışık olarak. Diego Martin-Cano (Max Planck Işık Enstitüsü, Erlangen, Almanya) ile işbirliği içinde tasarlanan bu hibrit nanoyapı, cihazları kızılötesi ışığın dalga boyundan çok daha küçük boyutlara küçültürken yüksek dönüşüm verimliliği sağlıyor.
