Изменяющее цвет увеличительное стекло дает четкое изображение в инфракрасном свете

Обнаружить свет за пределами видимого красного диапазона наших глаз сложно, потому что инфракрасный свет несет так мало энергии по сравнению с окружающим теплом при комнатной температуре. Это закрывает инфракрасный свет, если специализированные детекторы не охлаждают до очень низких температур, что является дорогостоящим и энергоемким.


Теперь исследователи под руководством Кембриджского университета продемонстрировали новую концепцию обнаружения инфракрасного света, показав, как преобразовать его в видимый свет, который легко обнаруживается.

В сотрудничестве с коллегами из Великобритании, Испании и Бельгии команда использовала один слой молекул для поглощения среднего инфракрасного света внутри их колеблющихся химических связей. Эти встряхивающие молекулы могут отдавать свою энергию видимому свету, с которым они сталкиваются, «конвертируя» ее в излучение ближе к синему концу спектра, которое затем может быть обнаружено современными камерами видимого света.

Результаты, опубликованные в журнале Наука, открывают новые недорогие способы обнаружения загрязняющих веществ, отслеживания рака, проверки газовых смесей и дистанционного зондирования внешней Вселенной.

Перед исследователями стояла задача убедиться, что дрожащие молекулы достаточно быстро встречаются с видимым светом. «Это означало, что мы должны были очень плотно улавливать свет вокруг молекул, сжимая его в щели, окруженные золотом», – сказал первый автор Ангелос Ксомалис из Кэвендишской лаборатории Кембриджа.

Исследователи изобрели способ разместить отдельные молекулярные слои между зеркалом и крошечными кусочками золота, что возможно только с помощью «метаматериалов», которые могут скручивать и сжимать свет в объемы, в миллиард раз меньшие, чем человеческий волос.

«Уловить эти разные цвета света одновременно было сложно, но мы хотели найти способ, который не был бы дорогим и позволял бы легко производить практичные устройства», – сказал соавтор доктор Рохит Чиккарадди из лаборатории Кавендиша, который разработал эксперименты, основанные на его моделировании света в этих строительных блоках.

«Это все равно, что слушать медленно колеблющиеся волны землетрясения, сталкивая их со струной скрипки, чтобы получить высокий свист, который легко услышать, и не ломая скрипку», – сказал профессор Джереми Баумберг из Центра нанофотоники в Кавендишской лаборатории Кембриджа, который руководил исследованием. исследовать.

Исследователи подчеркивают, что, хотя это только начало, есть много способов оптимизировать работу этих недорогих молекулярных детекторов, которые затем могут получить доступ к богатой информации в этом окне спектра.