Ahli fizik mencadangkan cara baharu untuk mengesan sinaran inframerah
Baru-baru ini, ahli fizik di Institut Teknologi Persekutuan di Lausanne (EPFL) telah mencadangkan kaedah baharu untuk mengesan sinaran inframerah, yang sangat sensitif malah boleh mengesan isyarat foton tunggal. Penyelesaian skala nano berdasarkan platform optomekanik molekul untuk menukarkan terahertz dan foton inframerah pertengahan (MIR) kepada jalur inframerah-hampir-terlihat (VIS-NIR) dan menambah hingar padanya menggunakan model kuantum penuh dan kecekapan penukaran dianalisis secara terperinci . Penyelidikan bertajuk "Platform molekul untuk penukaran kekerapan pada tahap foton tunggal" diterbitkan dalam fizik.optik, dan alamat kertas itu ialah: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
Apabila menggunakan kamera web atau kamera telefon bimbit, kami mengalami kuasa penderia padat yang murah yang dibangunkan sejak beberapa dekad lalu untuk kawasan spektrum elektromagnet yang boleh dilihat. Sebaliknya, mengesan sinaran frekuensi rendah yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar, seperti sinaran inframerah pertengahan dan jauh, memerlukan peralatan yang kompleks dan mahal. Penderia untuk pengecaman molekul dan pengimejan sinaran haba yang dipancarkan secara semula jadi oleh tubuh manusia belum lagi tersedia secara meluas kerana kekurangan teknologi padat. Oleh itu, penemuan konsep baru dalam bidang ini boleh memberi impak yang besar kepada kehidupan seharian kita. Pengesanan terus foton tunggal dengan panjang gelombang lebih daripada 2 mikrometer dalam keadaan ambien pada masa ini masih merupakan cabaran teknikal yang serius.
Pada masa ini teknik yang paling popular untuk mengesan sinaran inframerah pertengahan hingga jauh ialah mikrobolometer, yang terdiri daripada pelbagai termometer kecil yang mengukur haba yang dihasilkan oleh sinaran yang diserap. Pengesan sedemikian mempunyai beberapa had, terutamanya masa tindak balas yang perlahan dan ketidakupayaan untuk mengesan isyarat sinaran yang lemah.
Pasukan EPFL yang diketuai oleh Christophe Galland dan Tobias Kippenberg telah mencadangkan kaedah pengesanan baharu yang mengikut laluan yang sama sekali berbeza: mula-mula menukar sinaran tidak kelihatan kepada cahaya kelihatan dan kemudian mengesannya dengan teknologi sedia ada. Di tengah-tengah konsep baharu ini ialah struktur nano molekul logam hibrid. Logam diubah suai untuk memfokuskan sinaran inframerah pada molekul, menyebabkan ia bergetar. Tenaga molekul yang bergetar kemudiannya ditukar kepada sinaran semula, tetapi kali ini sebagai cahaya yang boleh dilihat. Struktur nano hibrid ini, yang direka bentuk dengan kerjasama Diego Martin-Cano (Institut Cahaya Max Planck, Erlangen, Jerman), mencapai kecekapan penukaran yang tinggi sambil mengecilkan peranti kepada saiz yang jauh lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya inframerah.
