Κάνοντας το αόρατο, ορατό: 

Νέα μέθοδος που μετατρέπει σε ανιχνεύσιμη από αόρατη την μεσαίας συχνότητας υπέρυθρη ακτινοβολία (φως), σε θερμοκρασία δωματίου.

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ και το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για την ανίχνευση μέσου υπέρυθρου (MIR) φωτός σε θερμοκρασία δωματίου με τη χρήση κβαντικών συστημάτων.

Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Nature Photonics, διεξήχθη στο Εργαστήριο Cavendish του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ και σηματοδοτεί μια σημαντική επανάσταση στη δυνατότητα των επιστημόνων να αποκτήσουν εικόνα της λειτουργίας των χημικών και βιολογικών μορίων.

Στη νέα μέθοδο με τη χρήση κβαντικών συστημάτων, η ομάδα μετέτρεψε φωτόνια χαμηλής ενέργειας MIR (Mid-infrared) σε φωτόνια υψηλής ενέργειας ορατού χρώματος χρησιμοποιώντας μοριακούς πομπούς. Η νέα καινοτομία έχει τη δυνατότητα να βοηθήσει τους επιστήμονες να ανιχνεύσουν το MIR και να πραγματοποιήσουν φασματοσκοπία σε επίπεδο ενός μορίου, σε θερμοκρασία δωματίου.

Ο δρ Rohit Chikkaraddy, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης εξήγησε: "Οι δεσμοί που διατηρούν την απόσταση μεταξύ των ατόμων στα μόρια μπορούν να δονηθούν σαν ελατήρια και αυτές οι δονήσεις συντονίζονται σε πολύ υψηλές συχνότητες. Αυτά τα "ελατήρια" μπορούν να διεγερθούν από το φως της μέσης υπέρυθρης περιοχής, το οποίο είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι".

"Σε θερμοκρασία δωματίου, αυτά τα ελατήρια βρίσκονται σε τυχαία κίνηση, πράγμα που σημαίνει ότι μια σημαντική πρόκληση στην ανίχνευση του μέσου υπέρυθρου φωτός είναι η αποφυγή αυτού του θερμικού θορύβου. Οι σύγχρονοι ανιχνευτές βασίζονται σε ψυχόμενες διατάξεις ημιαγωγών που είναι ενεργοβόρες και ογκώδεις, αλλά η έρευνά μας παρουσιάζει έναν νέο και συναρπαστικό τρόπο για την ανίχνευση αυτού του φωτός σε θερμοκρασία δωματίου".

Η νέα προσέγγιση ονομάζεται MIR Vibrationally-Assisted Luminescence (MIRVAL) και χρησιμοποιεί μόρια που έχουν την ικανότητα να είναι τόσο στο MIR όσο και στο ορατό φως. Η ομάδα μπόρεσε να συναρμολογήσει τους μοριακούς πομπούς σε μια πολύ μικρή πλασμονική κοιλότητα, η οποία συντονίζεται τόσο στο MIR όσο και στο ορατό φάσμα. Το σχεδίασαν περαιτέρω έτσι ώστε οι μοριακές δονητικές και ηλεκτρονικές καταστάσεις να μπορούν να αλληλεπιδρούν, με αποτέλεσμα την αποτελεσματική μετατροπή του φωτός MIR σε ενισχυμένο ορατό φωτισμό.

Ο Δρ Chikkaraddy συνέχισε: "Η πιο δύσκολη πτυχή ήταν να συγκεντρώσουμε τρεις πολύ διαφορετικές κλίμακες μήκους -το ορατό μήκος κύματος που είναι εκατοντάδες νανόμετρα, τις μοριακές δονήσεις που είναι μικρότερες από ένα νανόμετρο και τα μεσαία υπέρυθρα μήκη κύματος που είναι δέκα χιλιάδες νανόμετρα- σε μια ενιαία πλατφόρμα και να τις συνδυάσουμε αποτελεσματικά".