Molecular Device Turns Infrared Into Visible Light

Molecular Device Turns Infrared Into Visible Light – Cahaya adalah gelombang elektromagnetik: Ini terdiri dari medan listrik dan magnet yang berosilasi yang merambat melalui ruang.

Setiap gelombang dicirikan oleh frekuensinya, yang mengacu pada jumlah osilasi per detik, diukur dalam Hertz (Hz).

Mata kita dapat mendeteksi frekuensi antara 400 dan 750 triliun Hz (atau terahertz, THz), yang menentukan spektrum yang terlihat.

Sensor cahaya di kamera ponsel dapat mendeteksi frekuensi hingga 300 THz, sedangkan detektor yang digunakan untuk koneksi internet melalui serat optik sensitif hingga sekitar 200 THz.

Pada frekuensi yang lebih rendah , energi yang diangkut oleh cahaya tidak cukup untuk memicu fotoreseptor di mata kita dan di banyak sensor lainnya, yang merupakan masalah mengingat ada banyak informasi yang tersedia pada frekuensi di bawah 100 THz, spektrum inframerah tengah dan jauh. .

Misalnya, benda dengan suhu permukaan 20 °C memancarkan cahaya inframerah hingga 10 THz, yang dapat “dilihat” dengan pencitraan termal.

Selain itu, zat kimia dan biologis memiliki pita serapan yang berbeda pada inframerah tengah, yang berarti bahwa kita dapat mengidentifikasinya dari jarak jauh dan tidak merusak dengan spektroskopi inframerah, yang memiliki banyak sekali aplikasi.

Mengubah inframerah menjadi cahaya tampak

Para ilmuwan di EPFL, Institut Teknologi Wuhan, Universitas Politeknik Valencia, dan AMOLF di Belanda, kini telah mengembangkan cara baru untuk mendeteksi cahaya inframerah dengan mengubah frekuensinya menjadi frekuensi cahaya tampak .

Perangkat dapat memperluas “penglihatan” detektor yang umum tersedia dan sangat sensitif untuk cahaya tampak jauh ke inframerah. Terobosan ini dipublikasikan di Science .

Konversi frekuensi bukanlah tugas yang mudah.

Frekuensi cahaya adalah fundamental yang tidak dapat dengan mudah berubah dengan memantulkan cahaya pada permukaan atau melewatkannya melalui bahan karena hukum kekekalan energi.

Para peneliti bekerja di sekitar ini dengan menambahkan energi ke cahaya inframerah dengan mediator: molekul bergetar kecil.

Cahaya inframerah diarahkan ke molekul di mana ia diubah menjadi energi getaran.

Secara bersamaan, sinar laser dengan frekuensi yang lebih tinggi menimpa molekul yang sama untuk memberikan energi ekstra dan mengubah getaran menjadi cahaya tampak.

Untuk meningkatkan proses konversi , molekul terjepit di antara struktur nano logam yang bertindak sebagai antena optik dengan memusatkan cahaya inframerah dan energi laser pada molekul.

Cahaya baru

“Perangkat baru ini memiliki sejumlah fitur menarik,” kata Profesor Christophe Galland dari EPFL’s School of Basic Sciences, yang memimpin penelitian tersebut.

“Pertama, proses konversinya koheren, artinya semua informasi yang ada dalam cahaya inframerah asli dipetakan dengan tepat ke cahaya tampak yang baru dibuat.

Ini memungkinkan spektroskopi inframerah resolusi tinggi dilakukan dengan detektor standar seperti yang ditemukan di kamera ponsel.

Kedua, setiap perangkat memiliki panjang dan lebar beberapa mikrometer, yang berarti dapat digabungkan ke dalam susunan piksel besar.

Terakhir, metode ini sangat serbaguna dan dapat disesuaikan dengan frekuensi yang berbeda hanya dengan memilih molekul dengan mode getaran yang berbeda.”

“Namun, sejauh ini, efisiensi konversi cahaya perangkat masih sangat rendah,” memperingatkan Dr. Wen Chen, penulis pertama karya tersebut. “Kami sekarang memfokuskan upaya kami untuk lebih meningkatkannya.” Ini adalah langkah kunci menuju aplikasi komersial.…