تحول در فناوری تصویربرداری مادون قرمز ماهواره‌ای

محققان در موسسه پلی‌تکنیک رنسلار یک میکرولنز مبتنی بر فناوری نانوی جدیدی ساخته‌اند که توانایی تصویربرداری مادون قرمز را افزایش می‌دهد و می‌تواند منجر به نسل جدیدی از دوربین‌های ماهواره‌ای فوق‌العاده قدرتمند و دوربین‌های دید در شب، شود.

محققان در موسسه پلی‌تکنیک رنسلار یک میکرولنز مبتنی بر فناوری نانوی جدیدی ساخته‌اند
که توانایی تصویربرداری مادون قرمز را افزایش می‌دهد و می‌تواند منجر به نسل جدیدی
از دوربین‌های ماهواره‌ای فوق‌العاده قدرتمند و دوربین‌های دید در شب، شود. در
حقیقت این میکرولنز‌ روکش‌ داده شده با طلا، سیگنال تصویربرداری مادون قرمز را بدون
افزایش نویز تقویت می‌کند.

 

این افزاره از توانایی طلای نانومقیاس برای متمرکز کردن نور در حفره‌های ریز روی
سطحش، استفاده می‌کند.

 

این محققان با بهره‌گیری از خواص بی‌نظیر طلای نانومقیاس برای فشرده‌سازی
نور در حفره‌های ریز در سطح این افزاره، قدرت شناسایی یک شناساگر ماون قرمز
مبتنی بر نقطه کوانتومی را دوبرابر کردند. آنها انتظار دارند که با بعضی از
اصلاحات، این فناوری قادر به افزایش قدرت شناسایی تا ۲۰ برابر شود.

شاون- یو لی، رهبر این گروه تحقیقاتی، گفت: این اولین بار در یک دهه اخیر
است که سیگنال یک شناساگر مادون قرمز بدون افزایش نویز، تقویت شده است. در
حال حاضر شناسایی مادون قرمز اهمیت بسیار زیادی دارد و پیشرفت در این زمینه
نه‌تنها فناوری تصویربرداری ماهواره‌ای مادون قرمز را موثرتر می‌کند بلکه
در گستره‌ی وسیعی از کاربردها از امنیت خانگی گفته تا پایش تغییرات آب وهوا،
موثر است.

او اضافه کرد: ما نشان داده‌ایم که با متمرکز کردن نور در ورودی یک شناساگر
مادون قرمز، می‌توان از طلای نانومقیاس استفاده کرد. متمرکز کردن نور منجر
به افزایش جذب فوتون و نیز افزایش ظرفیت نقاط کوانتومی درج‌شده برای تبدیل
این فوتون‌ها به الکترون‌ها، می‌شود. این نوع رفتار هرگز قبلاً مشاهده نشده‌
است.

قدرت شناسایی یک شناساگر نوری مادون قرمز با تقسیم‌کردن مقدار سیگنال
دریافت‌شده بر مقدار نویز دریافت‌شده، تعیین می‌شود. شناساگر‌های نوری رایج
کنونی مبتنی بر فناوری جیوه- کادمیوم- تلورید(MCT) می‌باشند. این فناوری
سیگنال قوی دارد، اما با چندین چالش از قبیل زمان‌های طولانی در معرض قرار
دادن برای تصویربرداری سیگنال- پایین، مواجه است. مطالعه جدید برای توسعه
شناساگرهای نوری مادون قرمز نقطه کوانتومی(QDIP) که می‌توانند بر فناوری
MCT غلبه کنند، نقشه راهی تهیه می‌کند.

این شناساگرهای نقطه کوانتومی پلاسمون سطحی، ساختارهای مسطح و طویل با حفره‌های
ریز بیشماری روی سطح هستند. سطح این ساختار با پوششی از طلا با ضخامت ۵۰
نانومتر روکش‌دهی شده است. درون این حفره‌ها که قطری برابر ۶/۱ میکرون و
عمقی برابر یک میکرون دارند، با نقاط کوانتومی پر شده است. وجود این طلای
نانومقیاس باعث تمرکز نور مادون قرمز درون این حفره‌ها شده و نقاط کوانتومی
نیز فوتون‌ها را تبدیل به الکترون می‌کنند.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر کرده‌اند.