Учёные превратили инфракрасный свет в видимый
Исследователи описали новые методы обнаружения инфракрасного света. Спектр излучения сначала надо сместить в видимую область.
Инфракрасное излучение человеческие глаза увидеть не могут — его длина волны больше, чем у красного видимого света.
Учёные предложили два подхода, как сместить инфракрасное излучение в видимую область. Они использовали колебания химических связей в молекулах, удерживаемых на подложке. При взаимодействии с этими молекулами энергия, которую несёт инфракрасный свет, преобразуется в колебательную энергию. В то же время на ту же поверхность направляют луч лазера, который приносит дополнительную энергию и переводит колебания в видимую область спектра.
Подходы отличаются друг от друга конструкциями наноантенн, которые концентрируют инфракрасный свет и луч лазера на молекулах.
Эти методы упростят обнаружение инфракрасного излучения. После преобразования в видимый диапазон, такой свет сможет увидеть даже камера смартфона.
Международная группа исследователей разработала молекулярное устройство миллиметрового размера, которое позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет.
Спектр электромагнитного излучения очень широкий, но наши глаза могут воспринимать лишь волны с частотой 400-750 ТГц. Более слабое излучение, называемое инфракрасным, имеет недостаточно энергии для воздействия на фоторецепторы. Для того чтобы его увидеть используют тепловизор или специальный метод спектроскопии.
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны, Уханьского технологического института, Политехнического университета Валенсии и Голландского исследовательского института AMOLF разработали новый способ визуализации инфракрасного излучения путем увеличения его частоты. Однако эта характеристика является фундаментальной для электромагнитных волн и ее очень сложно повысить, простое отражение или пропускание сквозь материал не даст результата из-за закона сохранения энергии.
Для увеличения энергии излучения команда направляла излучение к крошечным колеблющимся молекулам. Одновременно с этим на молекулы воздействовали высокочастотным лазером, часть энергии которого передавалась инфракрасным волнам посредством вибраций, усиливая их. Для концентрации лучей и ускорения процесса преобразования молекулы были размещены между металлическими наноструктурами, выполняющими функцию оптических антенн.
По словам исследователей, такое превращение не искажает информацию исходного инфракрасного света и позволяет передавать ее в полном объеме. При этом размер самого преобразующего устройства составляет всего несколько микрометров, что позволяет размещать его в массивах пикселей или камерах смартфонов. Эту технологию можно адаптировать к различным частотам и применять для инфракрасной спектроскопии высокого разрешения.
Однако в нынешнем виде эффективность преобразования еще очень низкая, поэтому в ближайшее время ученые сосредоточатся на улучшении устройства.
В процессе химических реакций частицы отдают энергию видимому свету, в результате инфракрасное излучение преобразовывается в синий спектр.
Разработана энергоэффективная технология преобразования инфракрасного света в видимый Международная группа исследователей из Великобритании, Испании и Бельгии предложила новый способ обнаружения инфракрасного излучения и преобразования его в видимый свет.
Сообщается, что из-за малого количества энергии в инфракрасном излучении его трудно распознать невооруженным глазом. Поэтому специалисты разработали специальную технику, позволяющую «видеть» инфракрасное излучение. Для этого используется один слой молекул, которые поглощают среднюю область инфракрасного излучения.
Во время химических реакций между молекулами и инфракрасным спектром частицы отдают энергию видимому свету, благодаря чему можно перевести инфракрасное излучение в синий спектр. Для его фиксации потребуется светочувствительная камера. Отмечается, что технология очень сложна в реализации. Из-за быстрого столкновения молекул с видимым светом ученые не смогли зафиксировать излучение.
Поэтому пришлось разработать специальное устройство, состоящее из зеркал и частиц золота. Конструкция располагалась по обе стороны от проходящего излучения. Специалисты выразили уверенность в том, что их разработка сможет в скором времени заменить аналогичные технологии на рынке. В настоящее время, как отмечается, существуют датчики для обнаружения инфракрасного излучения, но они очень дороги в использовании. Известно, что новая разработка может быть использована в астрономии, медицине и других областях.
