Команда физиков из Университета штата Орегон был разработан быстрого, чувствительного болометра, что может измерить свет и намного выше комнатной температуры.
Технологии из Лаборатории Алеман, известный как «графен наномеханических болометра,» использует новый метод и ультратонкий материал, и может иметь широкое распространение во всем-от астрономии и медицины до тушения пожаров.
«Этот инструмент является самым быстрым и самым чувствительным в своем классе», — сказал Бенхамин Алеман, профессор физики в Орегонском университете и членом УО центр оптических, молекулярных и квантовых наук и адъюнктом Филом и Пенни рыцарь кампуса для ускорения научного воздействия.
Устройство, которое состоит из батут-образный кусок графена подвешен над отверстием, предлагает альтернативу обычных электронных фотодатчиками, как те найденные в камеры смартфона. Вместо этого Алеман лаборатория использует механический способ связать поглощенного света к небольшим изменениям в механической резонансной частоте графена батут.
Механизм действия похож на эффект стук барабана в жаркий день. Как прибор нагревается под трубопроводы солнце, мембрана, барабанная перепонка будет расширяться, и ее изменения тона — излучающих Различный тон, чем это было бы при более низких температурах.
Волны света сделать то же самое с механической болометра. Как свет падает на мембране устройства, мембрана нагревается, расширяется и колебательного изменения тангажа. Физики могут отслеживать эти изменения тангажа измерить, сколько света нажмите устройства.
«Это очень новый способ обнаружения света», — сказал Дэвид Миллер, аспирант в лаборатории Алеман. «Мы используем чисто механический способ превратить свет в звук. Это имеет то преимущество, будучи в состоянии видеть гораздо более широкий круг света».
Обычные детекторы очень надежны в чтение света высокой энергии, как и видимый свет или рентгеновские лучи, но менее искусны в измерении длин волн электромагнитного спектра, включая инфракрасные и радиоволны, сказал Миллер. Это механическое устройство, которое заполняет этот пробел и позволяет обнаруживать свет практически любой длины волны-что может быть особенно полезно в астрономических наблюдениях, тепловой и медицинской визуализации тела и видеть глубоко в инфракрасном диапазоне.
Команды построены устройства, сначала растягивая тонкий лист из атомов над отверстием врезалось в кусок кремния. Затем, с помощью фокусированного ионного пучка методике, ранее разработанной в лаборатории, они режут лист походить на батут. Устройство является только одной десятой толщины человеческого волоса, в то время как материал, используемый для батута еще меньше-один атом толщиной, примерно в миллион раз тоньше, чем та же прядь волос.
«Эта система использует графен, который состоит всего из одного слоя атомов. Он такой маленький, как он может быть», — сказал Эндрю Блейк, другой аспирант в Алеман лаборатории и ведущий автор на бумаге, которая была опубликована в характере связи на этой неделе..
Графен, материал, обнаруженный в 2004 году, является ключевым фактором для успеха этой технологии. Хотя это самый тонкий материал, графен в 200 раз прочнее стали. Он выиграл в 2010 году Нобелевскую премию по физике за его потенциал, чтобы революционизировать физики и техники.
Механические свойства графена позволяют материалу, чтобы реагировать на температуру очень быстро меняется, что позволяет измерять свет в столь же быстрыми темпами, — сказал Блейк.
«Графен предложили заманчивую перспективу для сверхчувствительного и сверхбыстрого обнаружения света», — сказал Блейк. «Он также обладает непревзойденной способностью измерять практически любой длины волны света и могут выдерживать гораздо более высокие температуры, чем обычные детекторы».
Коллектив физиков сумел обуздать силы графена через механический подход к измерению света. Материал плохо через традиционные методы с использованием электрического сопротивления для измерения света, в основном из-за его зависимости от температуры удельное электрическое сопротивление и должны быть охлажденные до сверхнизких температур, чтобы быть полезным в обычных детекторов.
Когда исследователи поняли, что могут превратить свет в звук через их механическим способом, им удалось раскрыть перспективы графена и создания сверхбыстрых, сверхчувствительных устройство, которое отличается и намного выше комнатной температуры.
Его способность выполнять на таком широком диапазоне температур является одним из наиболее выгодных устройства качествами, когда речь заходит об измерении света, сказал Блейк. Он может работать при комнатной температуре, что позволяет критически переносимость, и он может выполнять при высокой температуре, что является преимуществом, что традиционные лампы детекторы не предлагают. Многие детекторы не с «эффект загара», когда они начинают выходить из строя жару.
«Графен-это термически стабильный материал, который может выдерживать температуру свыше 2000 градусов по Цельсию, так что наш детектор, в отличие от электронных детекторов, могли сфотографироваться на горячих планет, как Венера или Меркурий», сказал Блейк.
Его универсальность и сверхчувствительная природа потенциально принять наномеханических болометра полезным инструментом во многих областях во всех областях науки, медицины, промышленного производства и астрономии. В Алеман лаборатории имеет патент на технологию с США по патентам и товарным знакам.
«Мы надеемся, что это устройство поможет ученым раскрыть тайны нашего Солнца и других звезд, улучшить медицинскую диагностику через безопасный тепловой рентгенологического исследования, и помощь пожарных лучше видеть в костры, чтобы сохранить больше жизней», — сказал Алеман.
Национальный научный фонд поддерживает научные исследования.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!