En ny bølgelængde af videnskabelig udforskning med enkeltfoton-detektorer

Fra de minimale bindinger af molekyler til de fjerne dele af rummet, udforsker vi universet omkring os ved at få øje på de mindste lyspartikler.

NIST-forskere har afsløret en ny slags enkeltfoton-detektorarray, der kan identificere individuelle lyspartikler (fotoner). Det er nyttigt til spektroskopi, hvor forskere observerer, hvordan molekyler absorberer forskellige farver (eller bølgelængder) af lys. Hvert molekyle har sit eget farvefingeraftryk på lysspektret.

Denne særlige detektor kan fange enkelte fotoner i det mellem-infrarøde. Sådan fungerer arrayet:Flere superkolde detektorer er forbundet med hinanden (vist ovenfor) i et slags gitter med en elektrisk strøm, der løber igennem. Når en foton rammer en af ​​detektorerne, skaber den et hot spot og fungerer som en dæmning for at blokere strømmen i en kort periode.

Forskerne udviklede en ny teknik til at bestemme, hvor langs kolonnerne og rækkerne hot spot er. Derfra kan de oprette enkeltfotonbilleder.

Hele opsætningen er udfordrende, fordi melleminfrarøde bølger er længere og har mindre energi til at forårsage hot spots, sammenlignet med for eksempel synligt lys. Men forskerne har et par tricks i ærmet og brugte dem til at få det til at virke. De nærmere detaljer kan findes i deres nyligt udgivne papir i Applied Physics Letters .

Flere oplysninger: Benedikt Hampel et al., En 64-pixel mid-infrarød single-photon imager baseret på superledende nanotrådsdetektorer, Applied Physics Letters (2024). DOI:10.1063/5.0178931

Journaloplysninger: Anvendt fysikbreve

Leveret af National Institute of Standards and Technology

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NIST. Læs den originale historie her.