Две международные исследовательские группы опубликовали в журнале Science новые методы детекции инфракрасного света: для этого обе группы предлагают сначала сместить спектр излучения в видимую область. Это позволит разработать недорогие способы обнаружения загрязнений, отслеживания раковых заболеваний, проверки газовых смесей и дистанционного зондирования внешней Вселенной.
© Wikimedia
Инфракрасным светом называют электромагнитное излучение с длиной волны большей, чем у красного видимого света (но меньшей, чем у микроволнового радиоизлучения). Излучение этого диапазона несет меньше энергии, чем видимый свет, и его недостаточно для того, чтобы его могли уловить фоторецепторы наших глаз, а также многие другие детекторы. Тем не менее этот диапазон спектра содержит много информации: например, тепловое излучение объектов вокруг нас, которое можно «увидеть» при помощи тепловизора. В научных исследованиях инфракрасную спектроскопию используют для дистанционного и неразрушающего изучения структуры химических и биологических веществ.
Оба подхода, предложенные в новых исследованиях, для смещения инфракрасного излучения в видимую область используют колебания химических связей в молекулах, удерживаемых на подложке. При взаимодействии с молекулами энергия, которую несет инфракрасный свет, преобразуется в колебательную энергию. Параллельно с этим на ту же поверхность направляют луч лазера, который приносит дополнительную энергию и позволяет перевести колебания в видимую область спектра.
Ключевая разница подходов состоит в конструкции наноантенн, которые концентрируют инфракрасный свет и луч лазера на молекулах. Ученые из Швейцарии, Китая, Испании, Германии и Нидерландов перемежали молекулы слоями металлических наноструктур. А исследователи из Великобритании, Бельгии и Испании «зажали» молекулы в нанобороздки, окруженные крошечными кусочками золота.
В обоих случаях процесс преобразования был когерентным, так что вся информация, изначально содержавшаяся в инфракрасном излучении, переносилась в видимый свет. Это упростит детекцию инфракрасного излучения, поскольку после преобразования в видимый диапазон его сможет «поймать» даже камера мобильного телефона. Размеры предложенных систем не превышают нескольких микрометров, так что его можно включать в большие массивы пикселей. Кроме того, заменяя тип молекул в резонаторе, можно будет настраивать приборы на разные диапазоны частот.
Пока эффективность преобразования не очень высокая, однако обе исследовательские группы работают над дальнейшей оптимизацией этих недорогих молекулярных детекторов инфракрасного света.
Подробнее обе методики описаны в двух статьях, опубликованных в журнале Science.
Комментарии
Через пару-тройку лет снайперы и диверсанты будут видеть цели ночью как днем...
Они давно уже видят в приборы ночного видения, здесь была где-то статья о принципиальном устройстве таких приборов. Только на старых принципах, а это что-то новое.
Даже гражданские охотники уже могут купить ПНВ, правда, пока дороговато, на ваши деньги примерно 4 тыс RUR/монокуляр, 40 тыс RUR/бинокль.
"Это упростит детекцию инфракрасного излучения, поскольку после преобразования в видимый диапазон его сможет «поймать» даже камера мобильного телефона."
Вообще-то камеры старых мобильных телефонов и так давно уже видели инфракрасный свет. (Можно было посмотреть на излучающий светодиод пульта телевизора.) А на матрицы фотоаппаратов и современных смартов наклеивается специальный ИК-фильтр.
А камеры наблюдения вообще свободно видят в ИК-диапазоне.
https://youtu.be/qTcLgbnkrng
НАСА давно использует цветовой сдвиг изображений, получаемых с АМС и космических телескопов, в привычную для человеческого глаза сторону для облегчения распознавания объектов наблюдения. Да и широкой публике приятнее смотреть картинку такую, как на фото вверху справа, нежели, чем ту, что слева...
Так вот я и не понял из статьи, в чём суть новеллы?
Суть в том, что предлагаемые способы сложнее технологически и гораздо дороже, но в потенциале они могут дать возможность преобразовать на матрице гораздо большую часть спектра в электрический сигнал, а потому увеличить мощность сигнала и точность изображения в приемнике...