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  • Schematic illustration of the experimental setup

    Schematic illustration of the experimental setup

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A better device f要么 measuring electromagnetic radiation

Schematic illustration of the experimental setup

New bolometer is faster, simpler, and covers m要么e wavelengths.


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卡尔·莉迪·让·巴蒂斯特
电子邮件: kjeanbap@mit.edu
电话:(617)253-1682
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辐射热测量计,其监视通过吸收材料的加热用电磁辐射的设备,是由天文学家和房主都使用。但多数这种设备具有有限的带宽,并且必须在超低温度下操作。现在,研究人员说,他们已经发现了一个超高速又能够在室温下工作的高度敏感的选择 - 而且可能会便宜得多。

The findings, published today in the journal 自然纳米技术,可以帮助铺平走向新型天文观测为长波长的排放,新的热传感器建筑物,甚至是新种的量子传感和信息处理设备的方式,多学科研究小组说。该组包括最近澳门太阳城最新网站博士后德米特里efetov,电气工程和计算机科学的澳门太阳城最新网站的系教授德克·英格伦,雷神的亲属钟芳BBN技术公司,以及来自澳门太阳城最新网站和哥伦比亚大学的同事。

“我们相信,我们的工作打开大门,新类型的基于低维材料高效辐射热测量计,”英格伦说,该论文的资深作者。他说,新的系统的基础上,电子的一小片碳称为石墨烯的一二维形式的加热,首次结合了高灵敏度和高带宽 - 幅度比常规辐射热测量计的大几个数量级 - 在单个设备。

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新系统还可以在任何温度下工作,他说,不像必须被冷却到极低的温度下电流设备。虽然该装置的最实际应用中仍然会这些超低温条件下进行,对于一些应用,如建立高效热传感器,无需专门的冷却系统进行操作的能力可能是一个真正的多。 “这是这种具有温度没有限制的第一个装置,” efetov说。

新的测辐射热计,他们建立,并在实验室条件下证实的,可以测量由传入的电磁辐射的光子携带的总能量,即辐射是否处于可见光,无线电波,微波,或光谱的其它部分的形式。该辐射可以从到来遥远的星系,或从热的红外线波从绝缘不良的房子逃逸。

该装置是从传统的辐射热测量计,其通常使用金属吸收辐射并测量所得到的温升完全不同。相反,这个团队开发了一种新型的辐射热测量计,它依赖于加热的电子移动中的一小块的石墨烯,而不是加热固体金属。石墨烯被耦合到称为光子纳腔,其用于放大所述辐射的吸收装置,英格伦解释。

“大多数辐射热测量计依靠在材料片中,这往往使他们的反应迟缓的原子的振动,”他说。在这种情况下,不过,“不同于传统的测辐射热计,在这里被加热体是简单地将电子气,其具有非常低的热容量,这意味着即使一个能量输入由于吸收的光子小引起大的温度摆动,”使得它容易使能量的精确测量。尽管石墨烯红外探测器此前被证明,这项工作解决了一些重要的悬而未决的挑战,包括高效吸收到石墨烯使用纳米腔,和阻抗匹配温度读数。

The new technology, Englund says, “opens a new window for bolometers with entirely new functionalities that could radically improve thermal imaging, observational astronomy, quantum inf要么mation, and quantum sensing, among other applications.”

天文观测,新的系统可以通过在一些剩余的波段尚未有实际的探测器进行观察,如,让人很难与现有系统拿起频率的“太赫兹空白”的填充帮助。 “在那里,我们的探测器可能是国家的最先进的系统”观察这些难以捉摸的光线,efetov说。它可能是观察很长波长的宇宙背景辐射有用的,他说。

丹尼尔探测器,在耶鲁大学应用物理学教授谁没有参与这项研究,说:“这项工作是利用超薄金属层的许多好处非常好的项目,石墨烯,而巧妙地周围的局限性会工作否则其导电性质的罚款。”他补充说,‘得到的检测器是在光谱的一个具有挑战性的区域功率检测极为敏感,并且现在准备好一些令人兴奋的应用。’

和罗伯特·哈德菲尔德,在格拉斯哥,谁也没有参与这项工作的大学光子学的教授,他说,“有一个全新的高灵敏度红外检测技术的巨大需求。这项工作由efetov和同事报告集成在光子晶体空腔创新的石墨烯辐射热测量计,实现高吸收是及时的,令人兴奋的。”


主题: 研究, 工程学院, Computer science and technology, Electrical Engineering & Computer Science (eecs), 物理, 研究 Laborat要么y of Electronics, 石墨烯, , 天文学

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