Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Разработка самого быстрого и самого чувствительного графенового микроволнового болометра

Разработка самого быстрого и самого чувствительного графенового микроволнового болометра

Опубликовал: Admin, 3-10-2020, 01:01, Нанотехнологии, 94, 0

Разработка самого быстрого и самого чувствительного графенового микроволнового болометра

Болометры - это устройства, которые измеряют мощность падающего электромагнитного излучения в результате нагрева материалов, которые демонстрируют зависимость электрического сопротивления от температуры. Эти инструменты являются одними из самых чувствительных детекторов, используемых до сих пор для обнаружения инфракрасного излучения, и являются ключевыми инструментами для приложений, которые варьируются от расширенных тепловизионных изображений, ночного видения, инфракрасной спектроскопии до наблюдательной астрономии и многих других.

Несмотря на то, что они зарекомендовали себя как отличные датчики для этого конкретного диапазона излучения, задача заключается в достижении высокая чувствительность , быстрый ответ время и сильное поглощение света, что не всегда достигается одновременно. Было проведено множество исследований, чтобы получить эти болометры с более высокой чувствительностью, пытаясь уменьшить размер детектора и, таким образом, увеличить тепловой отклик, и при этом они обнаружили, что графен кажется отличным кандидатом для этого.

Если мы сосредоточимся на инфракрасном диапазоне, несколько экспериментов показали, что если вы возьмете лист графена и поместите его между двумя слоями сверхпроводящего материала, чтобы создать джозефсоновский переход, вы можете получить устройство для детектора одиночных фотонов. При низких температурах и в отсутствие фотонов через устройство протекает сверхпроводящий ток. Когда одиночный инфракрасный фотон проходит через детектор, выделяемого тепла достаточно, чтобы нагреть графен, который изменяет джозефсоновский переход так, что не может течь сверхпроводящий ток. Таким образом, вы можете фактически обнаружить фотоны, проходящие через устройство, измеряя ток. Это можно сделать в основном потому, что графен имеет почти ничтожную электронную теплоемкость. Это означает, что в отличие от материалов, сохраняющих тепло, таких как вода, в случае графена один фотон с низкой энергией может нагреть детектор достаточно, чтобы заблокировать сверхпроводящий ток, а затем быстро рассеяться, позволяя детектор для быстрого сброса и, таким образом, достижения очень быстрой реакции по времени и высокой чувствительности.

В недавнем исследовании, опубликованном в мы пытаемся сделать еще один шаг и перейти к более высоким длинам волн. Природа , группа ученых, в которую входит исследователь ICFO Дмитрий Ефетов, вместе с коллегами из Гарвардского университета, Raytheon BBN Technologies, Массачусетского технологического института и Национального института материаловедения, смогла разработать болометр на основе графена, который может обнаруживать микроволновые фотоны при чрезвычайно высоких температурах. высокая чувствительность и быстрое время отклика.

Как и в случае с инфракрасным диапазоном, команда взяла лист графена и поместила его между двумя слоями сверхпроводящего материала, чтобы создать джозефсоновский переход. На этот раз они пошли по совершенно новому пути и подключили микроволновый резонатор для генерации микроволновых фотонов, и, пропуская эти фотоны через устройство, смогли достичь беспрецедентного уровня обнаружения. В частности, они смогли обнаружить одиночные фотоны с гораздо более низким разрешением по энергии, что эквивалентно разрешению одиночного фотона 32 ГГц фотон , и обеспечивает считывание показаний в 100000 раз быстрее, чем самые быстрые нанопроволочные болометры, построенные до сих пор.

Результаты, полученные в этом исследовании, означают крупный прорыв в области болометров. Графен не только оказался идеальным материалом для инфракрасного зондирования и визуализации, но также доказал, что он распространяется на более высокие длины волн, достигая микроволн, где он также показал чрезвычайно высокую чувствительность и сверхбыстрое время считывания.

Как комментирует профессор ICFO Дмитрий Ефетов, «такие достижения считались невозможными с традиционными материалами, и графен снова сделал свое дело. Это открывает совершенно новые возможности для квантовых датчиков для квантовых вычислений и квантовой связи».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии