Los físicos proponen una nueva forma de detectar la radiación infrarroja
Recientemente, los físicos del Instituto Federal de Tecnología de Lausana (EPFL) han propuesto un nuevo método para detectar la radiación infrarroja, que es muy sensible e incluso puede detectar señales de un solo fotón. Se analizó en detalle una solución a nanoescala basada en una plataforma de optomecánica molecular para convertir fotones de terahercios e infrarrojo medio (MIR) a la banda del infrarrojo cercano visible (VIS-NIR) y agregarles ruido utilizando un modelo cuántico completo y la eficiencia de conversión. . La investigación titulada "Plataforma molecular para conversión ascendente de frecuencia en el nivel de fotón único" se publicó en physics.optics, y la dirección del artículo es: https://arxiv.org/abs/1910.11395v1.
Cuando usamos cámaras web o cámaras de teléfonos celulares, experimentamos el poder de sensores compactos y económicos desarrollados en las últimas décadas para la región visible del espectro electromagnético. Por el contrario, la detección de radiación de baja frecuencia que es invisible a simple vista, como la radiación infrarroja media y lejana, requiere un equipo complejo y costoso. Los sensores para el reconocimiento molecular y la obtención de imágenes de la radiación de calor emitida de forma natural por el cuerpo humano aún no están ampliamente disponibles debido a la falta de tecnología compacta. Por lo tanto, nuevos avances conceptuales en esta área podrían tener un gran impacto en nuestra vida diaria. La detección directa de fotones individuales con longitudes de onda superiores a 2 micrómetros en condiciones ambientales sigue siendo actualmente un desafío técnico serio.
Actualmente, la técnica más popular para detectar la radiación infrarroja media a lejana es el microbolómetro, que consiste en una serie de pequeños termómetros que miden el calor generado por la radiación absorbida. Dichos detectores tienen una serie de limitaciones, en particular tiempos de respuesta lentos y la incapacidad de detectar señales de radiación débiles.
El equipo de la EPFL dirigido por Christophe Galland y Tobias Kippenberg ha propuesto un nuevo método de detección que sigue un camino completamente diferente: primero convierte la radiación invisible en luz visible y luego la detecta con las tecnologías existentes. En el corazón de este nuevo concepto se encuentran las nanoestructuras híbridas de metal y moléculas. El metal se modifica para enfocar la radiación infrarroja en las moléculas, haciéndolas vibrar. La energía de las moléculas en vibración se convierte de nuevo en radiación, pero esta vez en forma de luz visible. Esta nanoestructura híbrida, diseñada en colaboración con Diego Martin-Cano (Instituto Max Planck para la Luz, Erlangen, Alemania), logra altas eficiencias de conversión mientras reduce los dispositivos a tamaños mucho más pequeños que la longitud de onda de la luz infrarroja.
