Uusia näkymiä infrapunan alueilla

Norjan tiede- ja teknologiayliopisto (NTNU) tutkijat ovat rakentaneet uuden kuiskausten gallerian mikroresonaattorin germaniumista.

”Olemme rakentaneet pienihäviöisimmän kuiskausten galleriatilan mikroresonaattorin pitkäaaltoiselle infrapunaspektrille. Se voi säilyttää valon sata kertaa pidempään kuin aiemmat versiot, mikä vahvistaa sen olevaa optista kenttää ja tekee epälineaarisista prosesseista kuten taajuuskamman luomisesta, paljon helpompaa," sanoo Dingding Ren, NTNU:n elektroniikkajärjestelmien laitokselta.

Koska pitkäaaltoinen infrapunaspektri antaa lopullista tietoa kemikaaleista, se tarjoaa uusia mahdollisuuksia kemiallisiin tunnistuksiin.

Se, että pystymme nyt mittaamaan valospektrin pitkäaaltoisella IR-alueella (8-14 µm), avaa monia mahdollisuuksia kuvantamiseen ja havaitsemiseen, ympäristön seurannan ja biolääketieteen sovelluksiin liittyen, professori Astrid Aksnes sanoo.

"Monilla molekyyleillä on perustavanlaatuisia värähtelyvyöhykkeitä IR-keskiaallon alueella (2-20 µm), niin sanotulla "molekyylisormenjälkialueella". Tällä aaltoalueella mittaamalla saavutamme suuremman herkkyyden”, Asknes jatkaa.

Nykyään germaniumia käytetään optisissa linsseissä, antureissa ja infrapunakameroissa, eikä se näin ollen ole erityisen harvinaista eikä kallista. Nämä ovat myös etuja, kun teoriaa aiotaan tuoda markkinoille.

Japanilaisen Teikyon tiedeyliopiston Ayumi Ishii on tutkijatiiminsä kanssa kehittänyt uuden lähi-infrapunavalon anturin käyttämällä materiaalia, joka muuntaa heikon lähi-infrapunavalon näkyväksi valoksi.

Heikon valon havaitseminen lähi-infrapuna-alueella ja herkkyyden parantaminen ovat välttämättömiä optisen viestintätekniikan, lääketieteellisen diagnoosin, ympäristön seurannan ja muiden alojen edistymiselle.

Yhdistelmäpuolijohteita (esim. InGaAs), joiden optimaalinen absorptiokaista on 900–1700 nm, käytetään tällä alueella mutta nykyiset järjestelmät ovat kuitenkin kalliita niiden monimutkaisen valmistusprosessin vuoksi ja itse toimintaa rajoittavat kohinahäiriöt.

Tutkimusryhmän kehittämät ydin-kuori lantanidipohjaiset ylösmuuntamisen nanohiukkaset voivat muuntaa heikon lähi-infrapunavalon näkyväksi valoksi hyvällä hyötysuhteella.

Niihin perustuen voidaan valmistaa valoilmaisin, joka tuottaa valovirtasignaalin NIR:stä näkyvään valoon energian muuntoprosessin kautta. Kun näkyvä valo voidaan havaita erittäin tarkasti olemassa olevien teknologioiden ja materiaalien avulla on saavutettu dramaattinen parannus heikon lähi-infrapunavalon havaitsemisen tehokkuudessa.

Aiheesta aiemmin:

Lähi-infrapunan aallot näkyviksi

Kolme kertaa parempi infrapunailmaisin

Ultraherkkä infrapunailmaisin