美陆军与高校联合研发灵敏度高100000倍的热成像传感器

由美国陆军资助的研究开发了一种新的传感器，其能够以比目前的商用传感器高100,000倍的灵敏度检测微波辐射，为新型通信和武器技术铺平了道路。

该传感器由哈佛大学，光子科学研究所，麻省理工学院，浦项科学技术大学和雷神BBN Technologies公司的科学家共同开发，可用于显着改善热成像，并为电子战和无线电通讯等发明创造基础。

陆军研究办公室固态电子学和电磁学项目经理Joe Qiu说，研究人员开发了一种微波辐射热测量计，其灵敏度足以检测单个微波光子，这是自然界中存在的最小能量。该传感器利用了多功能2D材料石墨烯对微波辐射的显着热响应。

Qiu在一份新闻声明中指出，陆军对这项工作的兴趣是“在可预见的未来保持光谱优势”，因为传感器“将潜在地为量子传感和雷达等应用启用新功能。”

关键方面：

该团队开发的传感器通过测量传感器吸收光子时的温度升高来检测电磁辐射。研究人员说，微波天线中使用的石墨烯可以实现该技术的高灵敏度。

除了薄之外，石墨烯中的电子还处于一种特殊的能带结构，在该结构中，价带和导带仅在一个点上相遇，这就是狄拉克点。

雷神BBN Technologies的研究员Kin Chunf Fong解释说，此时，国家密度消失了。这意味着，当电子接收光子能量时，温度升高较高，而热泄漏较小。

对这项工作也很重要的是所谓的约瑟夫森结，这是一种量子机械装置，由两个超导电极组成，并由势垒分隔，该势垒可以是薄绝缘隧道势垒，普通金属，半导体，铁磁体等。

研究人员使用该结的超导形式来测量温度升高，同时保持高微波辐射通过传感器天线耦合到石墨烯中。邱说，这种机制中的耦合效率对于实现传感器的高灵敏度至关重要，因为“每个珍贵的光子都在计数。”

辐射热检测器灵敏度的提高可以改善陆军赖以作战的某些技术，包括雷达，夜视，LIDAR(光检测与测距)和通信等系统。可以利用量子信息科学，热成像和暗物质搜索功能的新应用程序。