Van de minuscule bindingen van moleculen tot de verre uithoeken van de ruimte:we verkennen het universum om ons heen door de kleinste lichtdeeltjes te zien.

NIST-onderzoekers hebben een nieuw soort detectorarray met één foton onthuld die individuele lichtdeeltjes (fotonen) kan identificeren. Het is nuttig voor spectroscopie, waarbij wetenschappers observeren hoe moleculen verschillende kleuren (of golflengten) licht absorberen. Elk molecuul heeft zijn eigen kleurvingerafdruk op het lichtspectrum.

Deze specifieke detector kan afzonderlijke fotonen in het midden-infrarood opvangen. Zo werkt de array:meerdere superkoude detectoren zijn met elkaar verbonden (hierboven weergegeven) in een soort raster waar elektrische stroom doorheen vloeit. Wanneer een foton een van de detectoren raakt, ontstaat er een hotspot en fungeert het als een dam om de stroom voor een korte tijd te blokkeren.

De onderzoekers ontwikkelden een nieuwe techniek om te bepalen waar langs de kolommen en rijen de hotspot zit. Van daaruit kunnen ze foto's van één foton maken.

De hele opzet is een uitdaging omdat midden-infraroodgolven langer zijn en minder energie hebben om de hotspots te veroorzaken, vergeleken met bijvoorbeeld zichtbaar licht. Maar de wetenschappers hebben een paar trucjes achter de hand en hebben die gebruikt om het te laten werken. De details zijn te vinden in hun onlangs gepubliceerde artikel in Applied Physics Letters .

Meer informatie: Benedikt Hampel et al, Een 64-pixel midden-infrarood-enkele-foton-imager gebaseerd op supergeleidende nanodraaddetectoren, Applied Physics Letters (2024). DOI:10.1063/5.0178931

Journaalinformatie: Brieven over toegepaste natuurkunde

Aangeboden door het National Institute of Standards and Technology

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NIST. Lees hier het originele verhaal.