Zamienią niewidzialne w widzialne. Naukowcy wiedzą jak przekształcić podczerwień

Międzynarodowy zespół naukowców zaprojektował urządzenie, które wykorzystuje wibrujące molekuły, aby przekształcić światło podczerwone w widzialne. Ustalenia badaczy zostały opisane na łamach Science.

Światło jest falą elektromagnetyczną, a każda fala charakteryzuje się własną częstotliwością odnoszącą się do liczby oscylacji na sekundę mierzonej w hercach. Ludzkie oko jest w stanie wykryć częstotliwości pomiędzy 400 a 750 teraherców, które definiują spektrum widzialne. Czujniki światła montowane w kamerach telefonów komórkowych są natomiast zdolne do wykrywania częstotliwości do 300 THz. Z kolei detektory stosowane w połączeniach światłowodowych są wrażliwe na około 200 THz.

Czytaj też: Nasz układ jest chroniony niezwykłą otoczką. Jak heliosfera jest kształtowana przez wszechświat?

Zaprezentowany niedawno projekt zakłada stworzenie nowej klasy kompaktowych czujników służących do obrazowania termicznego oraz analizy chemicznej i biologicznej. Przy niższych częstotliwościach energia transportowana przez światło nie jest wystarczająca do uruchomienia fotoreceptorów znajdujących się między innymi w naszych oczach. Na przykład ciało o temperaturze powierzchni wynoszącej 20 stopni Celsjusza emituje światło podczerwone o częstotliwości do 10 THz. Da się je zauważyć dzięki termowizji.

Członkowie zespołu badawczego proponują natomiast nowy sposób na wykrywanie światła podczerwonego. Miałby się on opierać na zmianie jego częstotliwości na częstotliwość światła widzialnego. Wykorzystywane w tym celu urządzenie może rozszerzyć zasięg widzenia powszechnie dostępnych i bardzo czułych detektorów światła widzialnego.

Aby pominąć problemy związane z konwersją częstotliwości, naukowcy dodali energię do światła podczerwonego za pomocą niewielkich wibrujących cząsteczek. Światło podczerwone jest w takiej sytuacji kierowane do molekuł, ale jednocześnie zachodzą w nim w interakcje, która dostarczają dodatkowej energii i przekształcają drgania w światło widzialne.

Czytaj też: Kosmiczna stocznia zawiera ponad 60 galaktyk. Protogromada pochodzi z początków wszechświata

[…] spektroskopia podczerwieni o wysokiej rozdzielczości może być wykonywana przy użyciu standardowych detektorów, takich jak te, które można znaleźć w aparatach fotograficznych telefonów komórkowych. Po drugie, każde urządzenie ma około kilku mikrometrów długości i szerokości, co oznacza, że może być zaimplementowane w dużych matrycach pikseli. Poza tym, metoda jest bardzo uniwersalna i może być dostosowana do różnych częstotliwości poprzez prosty wybór molekuł o różnych trybach wibracji.wyjaśnia Christophe Galland ze szwajcarskiej EPFL