红外探测器可在室温下提高夜视能力

日前，美国中佛罗里达大学（UCF）的研究人员已设计出一种用于不需冷却，可调多光谱红外（IR）检测的技术。研究小组表示，可通过1）局部Dirac等离子体激元激发，2）石墨烯可迁移性和3）非对称热载流子的激发以及由此产生的光电热效应的相互作用诱导的可调谐，增强的IR吸收实现使用2D单层石墨烯进行室温光检测。

开发新型高度灵敏但不需冷却的红外探测器的关键是将2D纳米石墨烯材料设计成可以承载电流的材料。研究人员通过将材料设计为非对称来实现这一点，从而使吸收的光撞击材料的不同部分而产生温差，电子从一侧流向另一侧，从而产生电压。非对称石墨烯通道设计促进了高温梯度的产生，该团队称这对探测器的光响应至关重要。

中佛罗里达大学纳米科学技术中心Debashis Chanda展示了改进的红外夜视功能。

检测器每次捕获一个像素的能力都得到了测试。研究人员发现了引起光响应的各种过程，并将探测器的快速，高响应性归因于光热电效应。

UCF团队使用扩展到约16,000 nm的波长来构建检测器，该检测器可以识别不可见IR域内的不同波长，并选择对不同对象发射不同IR波长。 Debashis Chanda说：“借助我们开发的红外探测器，您可以从黑暗中看到的物体中提取更多信息。”目前的夜视摄像机无法根据其不同的红外波长来隔离不同的物体，而是将所有波长集中在一起，从而可以通过红外镜头将几个分离的物体视为一个物体。假设通过夜视镜在晚上看着某人，用户其实正在看他的红外信号，信号遍布他的全身。他可能拥有可以发射不同波长的红外光隐藏的武器，因此即使目前最昂贵的，低温冷却的夜视仪也看不到这一危险。

研究人员表示这一技术实际是动态调整检测器光谱响应，即可选择想要看到的红外“颜色”。除了可在夜视摄像机中看到标准颜色之外，UCF检测器还可以分配其他红外“颜色”来表示反射不同波长的红外光。UCF小组提出的可调谐频率的石墨烯检测器可提供光谱检测功能，并有望朝着IR中的动态多光谱成像迈进。增强夜视能力的能力可以改善科学家在太空，化学和生物灾区以及战场上的视野。这项研究已发表于“Nature Communications”（https://doi.org/10.1038/s41467-019-11458-5）。