Інфрачервоним світлом називають електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі більшою, ніж у червоного видимого світла (але меншою, ніж у мікрохвильового радіовипромінювання). Випромінювання цього діапазону несе менше енергії, ніж видиме світло, і його недостатньо для того, щоб його могли вловити фоторецептори наших очей, а також багато інших детектори. Проте цей діапазон спектра містить багато інформації: наприклад, теплове випромінювання об’єктів навколо нас, яке можна «побачити» за допомогою тепловізора. У наукових дослідженнях інфрачервону спектроскопію використовують для дистанційного і неруйнівного вивчення структури хімічних і біологічних речовин.
Обидва підходи, запропоновані в нових дослідженнях, для зміщення інфрачервоного випромінювання в видиму область використовують коливання хімічних зв’язків в молекулах, утримуваних на підкладці. При взаємодії з молекулами енергія, яку несе інфрачервоне світло, перетворюється в коливальну енергію. Паралельно з цим на ту ж поверхню направляють промінь лазера, який приносить додаткову енергію і дозволяє перевести коливання в видиму область спектра.
Ключова різниця підходів полягає в конструкції наноантенн, які концентрують інфрачервоне світло і промінь лазера на молекулах. Вчені зі швейцарії, китаю, іспанії, німеччини та нідерландів перемежували молекули шарами металевих наноструктур. А дослідники з великобританії, бельгії та іспанії «затиснули» молекули в нанобороздки, оточені крихітними шматочками золота.
В обох випадках процес перетворення був когерентним, так що вся інформація, спочатку містилася в інфрачервоному випромінюванні, переносилася в видиме світло. Це спростить детекцію інфрачервоного випромінювання, оскільки після перетворення в видимий діапазон його зможе “зловити” навіть камера мобільного телефону. Розміри запропонованих систем не перевищують декількох мікрометрів, так що його можна включати в великі масиви пікселів. Крім того, замінюючи тип молекул в резонаторі, можна буде налаштовувати прилади на різні діапазони частот.
Поки ефективність перетворення не дуже висока, проте обидві дослідницькі групи працюють над подальшою оптимізацією цих недорогих молекулярних детекторів інфрачервоного світла.
Двох статтях, опублікованих в журналі science.
