石墨烯辐射计更快，更简单，涵盖更多波长

时间：2021-07-21 12:52:10 来源：

实验设置图像的示意图，由研究人员提供

钻孔器，通过加热吸收材料来监测电磁辐射的装置，由天文学家和房主相似使用。但大多数此类设备具有有限的带宽，并且必须在超级温度下运行。现在，研究人员说他们发现了一个超快但高度敏感的替代方案，可以在室温下工作 - 并且可能更便宜。

今天发表的调查结果，在自然纳米技术期刊上发表，可以帮助为长波长排放，建筑物的新型热传感器，甚至新型量子传感和信息处理设备，多学科研究团队提供铺平新种类的天文观测说。本集团包括最近的MIT Postdoc Dmitri Efetov，MIT电气工程系和计算机科学系的Dirk Englund教授，雷神BBN技术，以及麻省理工学院和哥伦比亚大学的同事。

“我们相信，我们的作品根据低维材料开辟了新型的高效钻头仪的门，”纸张的高级作者，英格兰德说。他说，新系统基于在一小块中的电子中加热，称为石墨烯的二维碳，第一次相结合高灵敏度和高带宽 - 级数大于传统钻孔仪的数量级单个设备。

“新设备非常敏感，同时超快，”埃菲特夫说，“有潜力在西班牙巴塞罗那的光子科学研究所的ICFO教授，埃菲特夫（Traillons）eFoSov ，谁是纸的主要作者。“这种属性的组合是独一无二的，”他说。

他说，新系统也可以在任何温度下运行，与必须冷却到极低温度的电流设备不同。虽然该设备的大多数实际应用仍然是在这些超替代条件下进行的，但对于一些应用，例如用于建筑效率的热传感器，在没有专门的冷却系统的情况下操作的能力可能是真实的。“这是这种没有限制温度的这种装置，”Efetov说。

它们在实验室条件下构建并在实验室条件下展示了新的大计，可以测量电磁辐射的光子的总能量，无论是辐射是可见光，无线电波，微波还是光谱的其他部分的形式。辐射可以来自远距离星系，或者从逃离绝缘房屋的红外线的红外波。

该装置与传统的钻孔器完全不同，这通常使用金属吸收辐射并测量所产生的温度升高。相反，该团队开发了一种新型的钻头，依赖于加热电子在一小块石墨烯中移动，而不是加热固体金属。石墨烯耦合到称为光子纳米凹陷的装置，其用于放大辐射的吸收，Englund解释。

“大多数钻头均依赖于一块材料中原子的振动，这往往会使他们的反应慢，”他说。然而，在这种情况下，“与传统的大计不同，这里的加热体就是具有非常低的热容量的电子气体，这意味着即使是由于吸收的光子引起的小能量输入也会导致大的温度升级，”使其变得较大更容易精确测量该能量。虽然之前已经证明的石墨烯弓孔仪，但这项工作解决了一些重要的出色挑战，包括使用纳米凹凸的高效吸收石墨烯，并阻抗匹配温度读数。

新技术Englund说：“为具有完全新功能的钻孔器开设了一个新的窗口，可以从根本上改善热成像，观察天文学，量子信息和量子传感等。”

对于天文观察，新系统可以通过填充尚未具有实际探测器的一些剩余波长带来帮助进行观察，例如频率非常难以与现有系统拾取的“太赫兹间隙”。Efetov说：“在那里，我们的探测器可能是一个最先进的系统”用于观察这些难以捉摸的光线。他说，它可能对观察非常长的波长宇宙背景辐射有用。

在没有参与这项研究的耶鲁大学的应用物理教授Daniel Prober说：“这项工作是一个非常好的项目，利用超薄金属层，石墨烯的许多益处，同时巧妙地绕过局限性的局限性否则是由它的动作性施加的。“他补充说，“所得到的探测器对于频谱的具有挑战性区域中的电力检测非常敏感，并且现在已经准备好了一些令人兴奋的应用。”

格拉斯哥大学的光子学教授罗伯特·哈菲尔德（Robert Hadfield）表示，他没有参与这项工作，“对新的高灵敏度红外检测技术有巨大的需求。这项工作由efetov和同事报告了集成在光子晶体中的创新石墨烯钻头，以实现高吸收是及时和令人兴奋的。“

出版物：Dmitri K. efetov等，“在腔耦合石墨烯钻孔仪中快速热弛豫，具有Johnson噪声读数，”自然纳米技术（2018）

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