Вчені зі Швейцарії, Китаю, Іспанії та Нідерландів розробили новий метод виявлення інфрачервоного світла, змінюючи його частоту на частоту видимого спектра. При цьому зберігається вся інформація оригінального світла. Створений ними пристрій може розширити діапазон можливостей чинних детекторів світла до інфрачервоного спектра. А його розміри легко дозволять виконувати ІЧ-спектроскопію, наприклад, за допомогою смартфонів, а в недалекому майбутньому – через AR-окуляри.
Світло складається з коливань електричних і магнітних полів, які рухаються крізь простір. Кожна хвиля характеризується частотою, тобто числом коливань в секунду, яке вимірюється в герцах. Око людини може розрізняти частоти від 400 до 750 ТГц. Світлові датчики в смартфонах бачать світло до 300 ТГц, а детектори в оптичних кабелях – до 200 ТГц. Але чим нижче частота, тим складніше фоторецепторам ока або сенсорам бачити світло, хоча в середньому і далекому інфрачервоному спектрі є маса корисної для медицини, біології або хімії інформації.
Конверсія частот – непросте завдання. Частота світла – це фундаментальна характеристика, яка спирається на закон збереження енергії. Міжнародна команда вчених змогла обійти його, додавши енергію до інфрачервоного світла за допомогою медіатора: крихітної вібруючої молекули. Інфрачервоне світло прямує до неї й перетворюється на коливальну енергію. Одночасно лазерний промінь більш високої частоти стикається з молекулою, виділяючи додаткову енергію і перетворюючи вібрацію у видиме світло.
Щоб посилити процес конверсії, молекули помістили між металевими наноструктурами, які діють як оптичні антени. Вони концентрують на молекулах інфрачервоне світло й енергію лазерів, пише Phys.org.
«Новий пристрій має низку привабливих властивостей, — заявив професор Крістоф Галлан із Федеральної політехнічної школи Лозанни. — По-перше, процес конверсії когерентний, тобто вся інформація, представлена в оригінальному інфрачервоному світлі, точно передається в створеному видимому світлі. Це дозволяє виконувати ІЧ-спектроскопію в високому дозволі за допомогою стандартних детекторів на кшталт тих, які є в камерах смартфонів. По-друге, кожен пристрій в довжину і ширину всього кілька мікрометрів, тобто його можна вставити в великі масиви пікселів. Нарешті, цей метод вкрай багатогранний, і його можна адаптувати до різних частот, просто вибираючи молекули з різними коливальними модами».
Поки, наголошують дослідники, ефективність конверсії світла ще дуже низька, але вони мають намір підвищити її, щоб розпочати комерціалізацію технології.
Фізики з Австрії та Нідерландів відкрили спосіб керувати хвилями світла. Вони «навчили» його проходити крізь невпорядковані об’єкти – хмари або кристали – так, ніби перешкоди зовсім немає.
