פיזיקאים מציעים דרך חדשה לזיהוי קרינה אינפרא אדומה
לאחרונה, הפיזיקאים מהמכון הפדרלי לטכנולוגיה בלוזאן (EPFL) הציעו שיטה חדשה לגילוי קרינה אינפרא אדומה, שהיא רגישה מאוד ויכולה אפילו לזהות אותות פוטון בודדים. פתרון ננומטרי המבוסס על פלטפורמת אופטו-מכניקה מולקולרית להמרת פוטונים של terahertz ואמצע אינפרא אדום (MIR) לפס הנראה-קרוב-אינפרא אדום (VIS-NIR) ולהוסיף להם רעש באמצעות מודל קוונטי מלא ויעילות ההמרה נותחו בפירוט . המחקר שכותרתו "פלטפורמה מולקולרית להמרת תדרים ברמת הפוטון היחיד" פורסם ב-physics.optics, וכתובת המאמר היא: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
בעת שימוש במצלמות רשת או במצלמות טלפון סלולרי, אנו חווים את העוצמה של חיישנים זולים וקומפקטיים שפותחו במהלך העשורים האחרונים עבור האזור הנראה של הספקטרום האלקטרומגנטי. לעומת זאת, זיהוי קרינה בתדר נמוך שאינה נראית לעין בלתי מזוינת, כמו קרינה אינפרא אדום בינונית ורחוקה, מצריך ציוד מורכב ויקר. חיישנים לזיהוי מולקולרי והדמיה של קרינת חום הנפלטת באופן טבעי על ידי גוף האדם עדיין אינם זמינים באופן נרחב עקב היעדר טכנולוגיה קומפקטית. לכן, לפריצות דרך מושגיות חדשות בתחום זה עשויות להיות השפעה עצומה על חיי היומיום שלנו. זיהוי ישיר של פוטונים בודדים עם אורכי גל גדולים מ-2 מיקרומטר בתנאי סביבה הוא עדיין אתגר טכני רציני.
נכון לעכשיו, הטכניקה הפופולרית ביותר לאיתור קרינת אינפרא אדום בינונית עד רחוקה היא המיקרובולומטר, המורכב ממערך של מדי חום קטנים המודדים את החום שנוצר מקרינה נספגת. לגלאים כאלה יש מספר מגבלות, בעיקר זמני תגובה איטיים וחוסר יכולת לזהות אותות קרינה חלשים.
צוות ה-EPFL בראשות כריסטוף גאלנד וטוביאס קיפנברג הציע שיטת זיהוי חדשה שהולך בדרך שונה לחלוטין: תחילה המרת הקרינה הבלתי נראית לאור נראה ולאחר מכן זיהויה בטכנולוגיות קיימות. בלב המושג החדש הזה הם ננו-מבנים היברידיים של מתכת מולקולרית. המתכת משתנה כדי למקד את קרינת האינפרא אדום על המולקולות, מה שגורם להן לרטוט. האנרגיה של המולקולות הרוטטות מומרת שוב לקרינה, אך הפעם כאור נראה. ננו-מבנה היברידי זה, שתוכנן בשיתוף עם דייגו מרטין-קאנו (מכון מקס פלנק לאור, ארלנגן, גרמניה), משיג יעילות המרה גבוהה תוך כיווץ המכשירים לגדלים קטנים בהרבה מאורך הגל של אור אינפרא אדום.
