极小高性能量子感应器问世

前沿科技

2022/05/24 15:25:37

  科学家造出了一个智能感应器,只有不到一根头发直径的千分之一那么大,却能同时感应光的强度、偏振度和波长等多方面信息,在天文、医疗和远程感应方面有广泛的用途。

极小高性能量子感应器问世

  这项研究由耶鲁大学工程与科学系副教授夏丰年和得州大学达拉斯分校物理学副教授张凡等学者合作完成,4月13日发布于《自然》期刊。

  近年来莫尔材料是研究的热门。科学家发现一些材料拧转到特定的角度会展现前所未见的特性。这份研究用的是拧转的双层石墨烯。

  石墨烯是单层碳原子材料,这份研究使用的两层石墨烯通过一定角度错开叠加在一起。研究介绍说,拧转降低了芯片的对称性。很多情况下,材料在原子层面结构对称性低一些,会体现出在对称性较高的结构状态下所没有的、独特的物理特性。

  这项研究中的材料体现出很明显的体光伏效应,即材料可以把光转变为电流信号。而这个过程中,材料对光线的强度、偏振度和波长都会做出不同的反应。

  研究人员利用这种特性,再结合外部电子控制技术,制造的设备可以为每种光线绘制出它们的“平面指纹”,也就是这种光线的特征信息。

  合作研究员袁少凡再利用一套以前用于分析图像的人工神经网络,分析这些指纹信息,制成了这个智能光感应器。

  由于这个设备体积很小,将来在太空探索、医疗现场分析、以及机车和飞机上的远程感应方面都有广泛的用途。

  合作研究员马朝说:“理想情况下,一个这样的智能设备可以代替很多个现在用于捕捉光线的庞大、复杂、高成本的光学元件,大幅度减少所需的空间和成本开支。”

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