一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種檢測(cè)紅外光的新方法，通過(guò)將紅外光的頻率變?yōu)榭梢?jiàn)光的頻率，可將常見(jiàn)的高靈敏度可見(jiàn)光探測(cè)器的“視野”擴(kuò)展到遠(yuǎn)紅外線。這一突破性研究發(fā)表在最近的《科學(xué)》雜志上。

人類眼睛可看到400—750太赫茲之間的頻率，這些頻率定義了可見(jiàn)光譜。手機(jī)攝像頭中的光傳感器可檢測(cè)低至300太赫茲的頻率，而通過(guò)光纖連接互聯(lián)網(wǎng)的檢測(cè)器可檢測(cè)到大約200太赫茲的頻率。

在較低頻率下，光傳輸?shù)哪芰坎蛔阋杂|發(fā)人類眼睛和許多其他傳感器中的光感受器，而100太赫茲以下的頻率(中紅外和遠(yuǎn)紅外光譜)有著豐富的可用信息。例如，表面溫度為20℃的物體會(huì)發(fā)出高達(dá)10太赫茲的紅外光，這可以通過(guò)熱成像“看到”。此外，化學(xué)和生物物質(zhì)在中紅外區(qū)域具有不同的吸收帶，這意味著可通過(guò)紅外光譜遠(yuǎn)程無(wú)損地識(shí)別它們。

但變頻并不是一件容易的事。由于能量守恒定律，光的頻率無(wú)法通過(guò)反射或透射等方法輕易改變。

在新研究中，來(lái)自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)、中國(guó)武漢理工大學(xué)、西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)和荷蘭原子和分子物理學(xué)研究所的科學(xué)家們通過(guò)使用介質(zhì)(微小振動(dòng)分子)向紅外光添加能量來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。紅外光被引導(dǎo)到分子，在那里被轉(zhuǎn)換成振動(dòng)能量。同時(shí)，更高頻率的激光束撞擊相同的分子以提供額外的能量，并將振動(dòng)轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光。為了促進(jìn)轉(zhuǎn)換過(guò)程，分子夾在金屬納米結(jié)構(gòu)之間，通過(guò)將紅外光和激光能量集中在分子上，充當(dāng)光學(xué)天線。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的EPFL基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院克里斯多夫·加蘭德教授說(shuō)：“新設(shè)備具有許多吸引人的功能。首先，轉(zhuǎn)換過(guò)程是連貫的，這意味著原始紅外光中存在的所有信息都忠實(shí)地映射到新產(chǎn)生的可見(jiàn)光上。它允許使用標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器(如手機(jī)攝像頭中的探測(cè)器)進(jìn)行高分辨率紅外光譜分析。其次，每個(gè)設(shè)備的長(zhǎng)度和寬度約為幾微米，這意味著它可以合并到大型像素陣列中。最后，該方法具有高度通用性，只需選擇具有不同振動(dòng)模式的分子，即可適應(yīng)不同的頻率。”(記者張夢(mèng)然)

關(guān)鍵詞： 太赫茲 紅外線 國(guó)際研究 生物物質(zhì)