由美國(guó)陸軍資助的研究開發(fā)了一種新的傳感器，其能夠以比目前的商用傳感器高100,000倍的靈敏度檢測(cè)微波輻射，為新型通信和武器技術(shù)鋪平了道路。

該傳感器由哈佛大學(xué)，光子科學(xué)研究所，麻省理工學(xué)院，浦項(xiàng)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和雷神BBN Technologies公司的科學(xué)家共同開發(fā)，可用于顯著改善熱成像，并為電子戰(zhàn)和無(wú)線電通訊等發(fā)明創(chuàng)造基礎(chǔ)。

陸軍研究辦公室固態(tài)電子學(xué)和電磁學(xué)項(xiàng)目經(jīng)理Joe Qiu說(shuō)，研究人員開發(fā)了一種微波輻射熱測(cè)量計(jì)，其靈敏度足以檢測(cè)單個(gè)微波光子，這是自然界中存在的最小能量。該傳感器利用了多功能2D材料石墨烯對(duì)微波輻射的顯著熱響應(yīng)。

Qiu在一份新聞聲明中指出，陸軍對(duì)這項(xiàng)工作的興趣是“在可預(yù)見的未來(lái)保持光譜優(yōu)勢(shì)”，因?yàn)閭鞲衅鳌皩撛诘貫榱孔觽鞲泻屠走_(dá)等應(yīng)用啟用新功能?！?/p>

關(guān)鍵方面：

該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的傳感器通過(guò)測(cè)量傳感器吸收光子時(shí)的溫度升高來(lái)檢測(cè)電磁輻射。研究人員說(shuō)，微波天線中使用的石墨烯可以實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的高靈敏度。

除了薄之外，石墨烯中的電子還處于一種特殊的能帶結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，價(jià)帶和導(dǎo)帶僅在一個(gè)點(diǎn)上相遇，這就是狄拉克點(diǎn)。

雷神BBN Technologies的研究員Kin Chunf Fong解釋說(shuō)，此時(shí)，國(guó)家密度消失了。這意味著，當(dāng)電子接收光子能量時(shí)，溫度升高較高，而熱泄漏較小。

對(duì)這項(xiàng)工作也很重要的是所謂的約瑟夫森結(jié)，這是一種量子機(jī)械裝置，由兩個(gè)超導(dǎo)電極組成，并由勢(shì)壘分隔，該勢(shì)壘可以是薄絕緣隧道勢(shì)壘，普通金屬，半導(dǎo)體，鐵磁體等。

研究人員使用該結(jié)的超導(dǎo)形式來(lái)測(cè)量溫度升高，同時(shí)保持高微波輻射通過(guò)傳感器天線耦合到石墨烯中。邱說(shuō)，這種機(jī)制中的耦合效率對(duì)于實(shí)現(xiàn)傳感器的高靈敏度至關(guān)重要，因?yàn)椤懊總€(gè)珍貴的光子都在計(jì)數(shù)?！?/p>

輻射熱檢測(cè)器靈敏度的提高可以改善陸軍賴以作戰(zhàn)的某些技術(shù)，包括雷達(dá)，夜視，LIDAR(光檢測(cè)與測(cè)距)和通信等系統(tǒng)?？梢岳昧孔有畔⒖茖W(xué)，熱成像和暗物質(zhì)搜索功能的新應(yīng)用程序。