Молекулярное устройство превращает инфракрасный свет в видимый свет

Свет - это электромагнитная волна: Он состоит из колеблющихся электрических и магнитных полей, распространяющихся в пространстве.

Каждая волна характеризуется своей частотой, которая обозначает количество колебаний в секунду, измеряемое в герцах (Гц). Наши глаза могут различать частоты от 400 до 750 триллионов Гц (или терагерц, ТГц), которые определяют видимый спектр. Световые датчики в камерах мобильных телефонов могут обнаруживать частоты до 300 ТГц, а датчики, используемые для подключения к Интернету через оптическое волокно, чувствительны к частоте около 200 ТГц.

Превращение инфракрасного излучения в видимый свет

На более низких частотах энергии, переносимой светом, недостаточно для срабатывания фоторецепторов в наших глазах и во многих других датчиках, что является проблемой, учитывая, что на частотах ниже 100 ТГц, в среднем и дальнем инфракрасном спектре, доступна богатая информация. Например, тело с температурой поверхности 20°C излучает инфракрасный свет до 10 ТГц, который можно "увидеть" с помощью тепловизора. Кроме того, химические и биологические вещества имеют четкие полосы поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, что означает, что мы можем определить их дистанционно и неразрушающе с помощью инфракрасной спектроскопии, которая имеет огромное количество применений.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Ученые из EPFL, Уханьского технологического института, Политехнического университета Валенсии и AMOLF (Нидерланды) разработали новый способ обнаружения инфракрасного света путем изменения его частоты на частоту видимого света. Устройство может расширить "поле зрения" общедоступных и высокочувствительных детекторов видимого света далеко в инфракрасный диапазон. Прорыв опубликован в журнале Science.

Преобразование частоты - задача не из легких. Частота света является фундаментальной характеристикой, которую невозможно легко изменить, отражая свет от поверхности или пропуская его через материал, из-за закона сохранения энергии.

Исследователи обошли эту проблему, добавив энергию к инфракрасному свету с помощью посредника: Крошечные вибрирующие молекулы. Инфракрасный свет направляется на молекулы, где он преобразуется в энергию колебаний. Одновременно лазерный луч более высокой частоты воздействует на те же молекулы, чтобы обеспечить дополнительную энергию и преобразовать вибрацию в видимый свет. Чтобы ускорить процесс преобразования, молекулы помещены между металлическими наноструктурами, которые действуют как оптические антенны, концентрируя инфракрасный свет и энергию лазера на молекулах.

"Новое устройство обладает рядом привлекательных особенностей", - говорит профессор Кристоф Галланд из Школы фундаментальных наук EPFL, возглавлявший исследование. "Во-первых, процесс преобразования является когерентным, то есть вся информация, присутствующая в исходном инфракрасном свете, точно переносится на вновь созданный видимый свет. Это позволяет проводить инфракрасную спектроскопию с высоким разрешением с помощью стандартных детекторов, таких как те, что используются в камерах мобильных телефонов. Во-вторых, длина и ширина каждого устройства составляет около нескольких микрометров, что позволяет включать их в большие массивы пикселей. Наконец, метод очень универсален и может быть адаптирован к различным частотам, просто выбирая молекулы с различными колебательными модами."

"Пока, однако, эффективность преобразования света в устройстве все еще очень низкая", - предупреждает доктор Вэнь Чен, первый автор работы. "Сейчас мы направляем наши усилия на ее дальнейшее повышение". Это ключевой шаг на пути к коммерческому применению. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet