วิธีใหม่ในการแปลงแสงอินฟราเรดเป็นความยาวคลื่นที่มองเห็นได้อาจทำให้สามารถตรวจจับและวัดสัญญาณอินฟราเรดช่วงกลางได้โดยใช้เซ็นเซอร์ราคาถูกและมีประสิทธิภาพ เช่นเดียวกับที่พบในกล้องโทรศัพท์มือถือ วิธีการซึ่งพัฒนาโดยอิสระโดยนักวิจัยสองทีม อาจนำไปใช้ในด้านต่างๆ เช่น ยาเฉพาะบุคคล การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม และความปลอดภัย แม้ว่าโมเลกุลจำนวนมากจะเปล่งแสง
ในย่านอินฟราเรด
ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า แต่การตรวจจับ “ลายเซ็น” สเปกโทรสโกปีพลังงานต่ำเหล่านี้มักจะต้องใช้อุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยการแช่แข็งที่มีราคาแพง ในทางตรงกันข้าม การตรวจจับแสงที่มองเห็นนั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา มากเสียจนแม้แต่กล้องของสมาร์ทโฟนก็ยังดีพอที่จะใช้งาน
ด้านสเปกโทรสโกปีได้ในงานล่าสุด ความร่วมมือระดับนานาชาติที่นำในสวิตเซอร์แลนด์ แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร ได้ “ดัดแปลง” แสงอินฟราเรดให้เป็นความยาวคลื่นที่มองเห็นได้โดยใช้เทคนิคออปโตเมคานิกส์ ทั้งสองกลุ่มเริ่มต้นด้วยการสร้างโพรงนาโนที่มีความกว้างประมาณ 1 นาโน
เมตรและวางโมเลกุลไบฟีนิล-4-ไทออล (BPT) ชั้นเดียวไว้ภายใน โมเลกุลเหล่านี้มีโหมดการสั่นที่กระตุ้นด้วยแสงอินฟราเรดกลาง (MIR) และการมีอยู่ของช่องนี้เอื้อให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารกับแสงที่รุนแรง สร้างเสียงสะท้อนของพลาสโมนิกที่เสริมและสนับสนุนทั้ง MIR และแสงที่มองเห็น
ขั้นตอนต่อไปคือการตรวจจับโหมดการสั่นโดยใช้ลำแสงแยกจากแสงที่มองเห็นเพื่อทำรามานสเปกโทรสโกปี ซึ่งเป็นเทคนิคการกระเจิงแสงที่วัดโฟตอนที่กระจัดกระจายแบบไม่ยืดยาว จากนั้น พลังงานของโหมดการสั่นจะถูกวัดโดยตรงจากการเปลี่ยนแปลงความถี่ในโฟตอนเมื่อสูญเสียพลังงาน
(การเลื่อนของสโตก) หรือได้รับพลังงาน (การเลื่อนการต่อต้านการสโตก) จากการกระเจิง ในที่สุด ความแรงของ MIR สามารถอ่านได้จากความเข้มของการปล่อยสารต้านสโตกส์การออกแบบโพรงนาโนเทคนิคของทั้งสองทีมมีความแตกต่างกันอย่างมากในการสร้างโพรงนาโนและธรรมชาติของเลเซอร์ที่ใช้
ในการกระตุ้น
และตรวจจับโหมดการสั่น และเพื่อนร่วมงานสร้างโพรงระดับนาโนโดยวางอนุภาคนาโนทองคำขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 150 นาโนเมตรไว้ในร่องที่ฝังอยู่ในฟิล์มทองคำที่ปกคลุมด้วยชั้นเดียวของ BPT การปรากฏตัวของชั้นเดียวทำให้เกิดช่องว่าง 1 นาโนเมตรระหว่างพื้นผิวทองคำทั้งสอง
ซึ่งทำหน้าที่เป็นโพรงนาโน ความถี่เรโซแนนซ์อินฟราเรดถูกควบคุมโดยความยาวของร่องนาโน และได้รับเลือกเป็น 2 µm เพื่อให้ตรงกับโหมดการสั่นของโมเลกุล BPT ทีม EPFL ใช้เลเซอร์ความยาวคลื่นต่อเนื่องที่มีความยาวคลื่นอินพุต 9.3 µm เพื่อกระตุ้น BPT ในขณะที่โฟกัสเลเซอร์ตัวที่สองที่ปรับ
เป็น 740 นาโนเมตรไปยังตัวอย่างเพื่อวัดการเลื่อนแบบต้านสโตกส์ในส่วนของพวกเขา และเพื่อนร่วมงานได้สร้างโพรงนาโนโดยใช้แผ่นทองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6 µm ซึ่งวางลงบนเวเฟอร์ซิลิคอน จากนั้น แผ่นดิสก์ถูกหุ้มด้วยชั้นเดียว BPT และนาโนสเฟียร์สีทองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง
ประมาณ 60 นาโนเมตรวางอยู่ด้านบน ทำให้เกิดช่องว่างอีกครั้ง 1 นาโนเมตร ในการสร้างแสง MIR ทีมงานของเคมบริดจ์ใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์แบบพัลส์ที่มีความยาวคลื่นปรับได้ระหว่าง 8 ถึง 12 µm ซึ่งได้รับการปรับให้ตรงกับโหมดการสั่นของโมเลกุล BPT ทีมใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์
ขนาด 785 นาโนเมตรสำหรับการกระตุ้นรามานและรวบรวมเส้นสเปกตรัมต่อต้านสโตกส์ในความยาวคลื่นที่แตกต่างกันจากข้อมูลผลลัพธ์ของทั้งสองกลุ่มแสดงให้เห็นว่าการรวมการกระตุ้นด้วยแสงอินฟราเรดกลางและรามันสเปกโทรสโกปีบนโพรงนาโนเดียวกันเป็นเทคนิคอเนกประสงค์ ซึ่งใช้ได้ผล
กับการออกแบบโพรงนาโนที่แตกต่างกัน เขากล่าวว่าความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดคือทีมงานของเคมบริดจ์ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบพัลซิ่ง ซึ่งหมายความว่าพลังงานสูงสุดที่กระทบกับโพรงนาโนจะสูงกว่ามาก จากข้อมูลที่ให้ไว้ในเอกสาร ของทีมอื่น ซึ่งตีพิมพ์ฉบับเดียวกัน กับผลกล่าวว่าเขาพบว่า
มีความเป็นไปได้
ที่กระบวนการ นั้นไม่สอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์ และผลกระทบจากความร้อนอาจมีส่วนทำให้กระบวนการนี้ลดลง ซึ่งอาจลดช่วงของการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการปรับแต่งของเลเซอร์พัลซิ่งทำให้สามารถตรวจสอบได้ว่าการสั่นของโมเลกุลใดที่อนุญาตให้มีการแปลงกลับ
กล่าวว่าเป็นข้อได้เปรียบในมุมมองผลลัพธ์ทั้งสองแสดงถึงส่วนสนับสนุนที่สำคัญในด้านนี้และอาจนำไปสู่การใช้งานจริง “นี่เป็นวิธีใหม่ในการตรวจจับแสงอินฟราเรดกลางโดยไม่ต้องทำให้เครื่องตรวจจับเย็นลง ซึ่งเป็นสิ่งที่คุณต้องทำตามปกติหากตรวจจับโฟตอนอินฟราเรดกลางพลังงานต่ำโดยตรง” เขากล่าว
อย่างไรก็ตาม เขาแนะนำว่าการขาดพื้นผิวเรียบในช่องของทีม EPFL อาจเป็นอุปสรรค์ “[พื้นผิวที่ไม่เรียบ] นี้ดักจับแสงได้แตกต่างกัน และระบบดังกล่าวสร้างได้ยากขึ้น” เขาอธิบาย “เราใช้อนุภาคนาโนบนทองคำแบน และแรงดึงดูดของแวน-เดอร์-วาลส์ที่แรงกว่า 200 บรรยากาศระหว่างพื้นผิวโลหะ
ทำให้หน้าทองคำหลอมเหลวในระดับอะตอม สิ่งนี้ช่วยให้เราได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมออย่างมาก”อนาคตอินฟราเรดที่สดใสในอนาคต ทีมงานวางแผนที่จะมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มจำนวนโมเลกุลที่นำไปสู่การเปลี่ยนสถานะ โดยหลักการแล้ว การปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงตามลำดับความสำคัญเป็นไปได้
เขากล่าว และทีมงานกำลังสำรวจหลายเส้นทางเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ การปรับปรุงอีกด้านคือการขยายการครอบคลุมสเปกตรัมทั่วทั้งอินฟราเรดกลางและลงไปจนถึงโดเมน THz “ร่วมกับนักเคมีและนักทฤษฎี เรากำลังระบุและออกแบบโมเลกุลที่รองรับโหมดการสั่นด้วยคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับการแปลงค่า
Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ / สล็อตแตกง่าย
