中佛罗里达大学的研究员、纳米科学技术中心教授德巴希斯·钱达开发了一种新技术来检测光子——从可见光到无线电频率的基本粒子，有助于携带细胞通信。
这一进步可能会在各个领域带来更精确、更高效的技术，从改进医学成像和通信系统到加强科学研究，甚至可能加强安全措施。
光子检测通常依赖于电压或电流幅度的变化/调制。但Chanda已经开发出一种通过调制振荡电路的频率来检测光子的方法，为超灵敏的光子检测铺平了道路。
Chanda的方法使用一种特殊的相变材料，当光线接触它时，它会改变其形状，使电节律保持稳定，或稳定的电路振荡。当光子撞击材料时，它会改变节奏的速度，或改变振荡频率。节奏变化的程度取决于光线的强度，类似于一个人的声音如何改变收音机上的声音。
这项新进展最近发布在Advanced Functional Materials上。
波长范围为 8 至 12 微米的长波红外探测在天文学、气候科学、材料分析和安全中极为重要。然而，由于光子能量低，室温下的长波红外探测一直是一个长期存在的挑战。
目前市面上的长波红外探测器大致可分为两种类型：制冷型和非制冷型探测器，两者都有其自身的局限性。
虽然冷却探测器具有出色的探测能力，但它们需要低温冷却，这使得它们价格昂贵并限制了其实际实用性。另一方面，非制冷探测器可以在室温下工作，但由于室温工作固有的较高热噪声，检测率低且响应速度慢。低成本、高灵敏度、快速的红外探测器/相机不断面临科技挑战。
这是长波红外相机在国防部和太空特定应用中没有被广泛使用的主要原因。
“与目前所有光子检测方案不同，光功率改变电压或电流的幅度，在所提出的方案中，光子的命中或入射调制振荡电路的频率并被检测为频移，为噪声提供固有的鲁棒性，这些噪声本质上是AM，”Chanda说。
“我们基于 FM 的方法产生了出色的室温噪声等效功率、响应时间和检测能力，”Chanda 说。“这种基于FM的通用光子探测概念可以在基于其他相变材料的任何光谱范围内实现。
“我们的研究结果将这种基于FM的新型探测器引入一个独特的平台，用于为遥感、热成像和医疗诊断等各种应用创建低成本、高效率的非制冷红外探测器和成像系统，”Chanda说。“我们坚信，通过适当的行业规模包装，可以进一步提高性能。”
Chanda团队开发的这一概念为高灵敏度、非制冷型长波红外检测提供了范式转变，因为噪声限制了检测灵敏度。这一结果有望实现一种新颖的非制冷长波红外检测方案，该方案具有高灵敏度、低成本的特点，并且可以很容易地与电子读出电路集成，而无需复杂的杂交。
