เซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงกว่า 100,000 เท่าสามารถสนับสนุนการถ่ายภาพความร้อนได้

นักวิจัยตีพิมพ์ผลการ ศึกษาของพวกเขาในวารสารNature ทีมงานประกอบด้วยนักวิทยาศาสตร์จาก Harvard University, The Institute of Photonic Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Pohang University of Science and Technology และ Raytheon BBN Technologies กองทัพส่วนหนึ่งให้ทุนสนับสนุนงานประดิษฐ์โบโลมิเตอร์นี้โดยใช้ประโยชน์จากการตอบสนองทางความร้อนขนาดยักษ์ของกราฟีนต่อรังสีไมโครเวฟ "โบโลมิเตอร์ไมโครเวฟที่พัฒนาขึ้นภายใต้โครงการนี้มีความไวสูงจนสามารถตรวจจับโฟตอนไมโครเวฟเพียงตัวเดียว ซึ่งเป็นปริมาณพลังงานที่น้อยที่สุดในธรรมชาติ" ดร.โจ ชิว ผู้จัดการโปรแกรมสำหรับโซลิดสเตตอิเล็กทรอนิกส์และแม่เหล็กไฟฟ้า กองทัพบกกล่าว สำนักงานวิจัย ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพบกของกองบัญชาการพัฒนาขีดความสามารถในการสู้รบของกองทัพสหรัฐฯ "เทคโนโลยีนี้จะช่วยให้เกิดความสามารถใหม่ๆ สำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น การตรวจจับควอนตัมและเรดาร์ และทำให้มั่นใจว่า กองทัพ สหรัฐฯ จะรักษาการครอบงำทางสเปกตรัมในอนาคตอันใกล้" เซ็นเซอร์โบโลมิเตอร์กราฟีนตรวจจับการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยการวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเมื่อโฟตอนถูกดูดกลืนเข้าไปในเซ็นเซอร์ กราฟีนเป็นวัสดุหนาสองมิติชั้นหนึ่งอะตอม นักวิจัยบรรลุความไวของโบโลมิเตอร์สูงโดยการใช้กราฟีนในเสาอากาศไมโครเวฟ นวัตกรรมที่สำคัญในความก้าวหน้านี้คือการวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยตัวนำยิ่งยวดชุมทางโจเซฟสัน ในขณะที่ยังคงรักษารังสีไมโครเวฟสูงที่เชื่อมต่อกับกราฟีนผ่านเสาอากาศ นักวิจัยกล่าว ประสิทธิภาพการควบรวมเป็นสิ่งสำคัญในการตรวจจับความไวสูง เนื่องจาก "ทุกโฟตอนที่มีค่ามีค่า" ชุมทางโจเซฟสันเป็นอุปกรณ์ทางกลเชิงควอนตัมซึ่งทำจากขั้วไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวดสองขั้วที่คั่นด้วยสิ่งกีดขวาง (สิ่งกีดขวางอุโมงค์ที่มีฉนวนบาง โลหะธรรมดา สารกึ่งตัวนำ เฟอร์โรแมกเนติก ฯลฯ) นอกจากความบางแล้ว อิเล็กตรอนในกราฟีนยังมีโครงสร้างแถบที่พิเศษมาก ซึ่งแถบเวเลนต์และแถบการนำไฟฟ้ามาบรรจบกันที่จุดเดียว เรียกว่า จุดไดแรค Dr. Kin Chung Fong, Raytheon BBN Technologies กล่าวว่า "ความหนาแน่นของสถานะต่างๆ จะหายไป ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงานโฟตอน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นสูงในขณะที่การรั่วไหลของความร้อนมีน้อย" ดร. Kin Chung Fong, Raytheon BBN Technologies กล่าว ด้วยความไวที่เพิ่มขึ้นของเครื่องตรวจจับโบโลมิเตอร์ งานวิจัยนี้จึงพบแนวทางใหม่ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบตรวจจับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น เรดาร์ การมองเห็นตอนกลางคืน LIDAR (การตรวจจับแสงและการวัดระยะไกล) และการสื่อสาร นอกจากนี้ยังสามารถเปิดใช้งานแอปพลิเคชันใหม่ เช่น วิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัม การถ่ายภาพความร้อน ตลอดจนการค้นหาสสารมืด ส่วนหนึ่งของงานวิจัยที่ดำเนินการโดย MIT รวมถึงงานจาก Institute for Soldier Nanotechnologies กองทัพสหรัฐฯ ก่อตั้งสถาบันในปี 2545 เพื่อเป็นศูนย์วิจัยแบบสหวิทยาการเพื่อปรับปรุงการป้องกัน การอยู่รอด และความสามารถในภารกิจของทหารและแพลตฟอร์มและระบบสนับสนุนทหารอย่างมาก