Von den winzigen Bindungen von Molekülen bis hin zu den Weiten des Weltraums erforschen wir das Universum um uns herum, indem wir die kleinsten Lichtteilchen erblicken.
NIST-Forscher haben eine neue Art von Einzelphotonen-Detektorarray vorgestellt, das einzelne Lichtteilchen (Photonen) identifizieren kann. Es ist nützlich für die Spektroskopie, bei der Wissenschaftler beobachten, wie Moleküle verschiedene Farben (oder Wellenlängen) von Licht absorbieren. Jedes Molekül hat seinen eigenen Farbfingerabdruck im Lichtspektrum.
Dieser spezielle Detektor kann einzelne Photonen im mittleren Infrarot einfangen. So funktioniert das Array: Mehrere Superkältedetektoren sind in einer Art Gitter miteinander verbunden (siehe oben), durch das ein elektrischer Strom fließt. Wenn ein Photon auf einen der Detektoren trifft, erzeugt es einen Hotspot und fungiert als Damm, um den Strom für kurze Zeit zu blockieren.
Die Forscher entwickelten eine neue Technik, um zu bestimmen, wo sich entlang der Spalten und Zeilen der Hotspot befindet. Von dort aus können sie Einzelphotonenbilder erstellen.
Der gesamte Aufbau stellt eine Herausforderung dar, da Wellen im mittleren Infrarot länger sind und im Vergleich zu sichtbarem Licht weniger Energie haben, um Hotspots zu verursachen. Doch die Wissenschaftler haben ein paar Tricks im Ärmel und haben sie genutzt, um es zum Laufen zu bringen. Die Einzelheiten finden Sie in deren kürzlich veröffentlichtes Papier In Briefe zur Angewandten Physik.
Mehr Informationen:
Benedikt Hampel et al., Ein 64-Pixel-Einzelphotonen-Imager im mittleren Infrarotbereich basierend auf supraleitenden Nanodrahtdetektoren, Briefe zur Angewandten Physik (2024). DOI: 10.1063/5.0178931
Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung von NIST erneut veröffentlicht. Lesen Sie die Originalgeschichte Hier.