来自伯明翰大学和剑桥大学的研究人员开发了一种新技术，利用量子系统在室温下探测中红外(MIR)光。
这项研究发表在《自然光子学》期刊上，由剑桥大学的卡文迪什实验室主导，标志着科学家在化学和生物分子研究方面取得了重要进展。
在这项新方法中，研究团队利用分子发射器将低能的MIR光子转化为高能的可见光子。这项创新将帮助科学家在室温下检测MIR光，并在单分子层面进行光谱分析。
伯明翰大学的助理教授Rohit Chikkaraddy博士是该研究的主要作者，他指出：“分子中原子之间的键可以像弹簧一样振动，这些振动在极高频率下产生共鸣。这些弹簧可以被人眼看不见的中红外光激发。”
“在室温下，这些弹簧处于随机运动状态，因此检测中红外光的主要挑战在于避免热噪声。现代探测器依赖于能量密集且体积庞大的冷却半导体设备，而我们的研究提出了一种在室温下检测这种光的新方法。”
这种新方法被称为MIR振动辅助发光(MIRVAL)，它使用的分子既能发出MIR光，也能发出可见光。研究团队成功将分子发射器组装成一个非常小的等离子体腔，该腔在MIR和可见光范围内都能共振。他们进一步设计了该腔，使分子振动态与电子态能够相互作用，从而有效地将MIR光转导为增强的可见光。
Chikkaraddy博士继续说道：“最具挑战性的方面是将三种截然不同的长度尺度——数百纳米的可见波长、小于一纳米的分子振动，以及10000纳米的中红外波长——整合到一个平台上，并有效地将它们结合。”
通过制造小空腔，这种极小的空腔能够捕获光，并由金属表面上的单原子缺陷形成，研究人员实现了低于一立方纳米的极端光限制体积。这意味着该团队可以将MIR光限制在单个分子的尺度上。
这一突破有助于加深对复杂系统的理解，并开启了红外主动分子振动的新领域，这通常在单分子层面上是无法实现的。除了纯科学研究，MIRVAL在多个领域也可能展现出其价值。
Chikkaraddy博士总结道：“MIRVAL可以应用于实时气体传感、医学诊断、天文调查和量子通信，因为我们现在能够观察到MIR频率下单个分子的振动指纹。在室温下检测MIR的能力使得探索这些应用和进一步研究变得更加容易。”
“通过进一步的进展，这种新方法不仅可以应用于实际设备，塑造MIR技术的未来，还可以解锁在分子量子系统中连贯操控'球与弹簧'原子复杂相互作用的能力。”
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希望本篇文章《使不可见变为可见：新方法使中红外光在室温下可探测》能对你有所帮助！
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