極小高性能量子感應器問世

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【大紀元2022年05月24日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)科學家造出了一個智能感應器,只有不到一根頭髮直徑的千分之一那麼大,卻能同時感應光的強度、偏振度和波長等多方面信息,在天文、醫療和遠程感應方面有廣泛的用途。

這項研究由耶魯大學工程與科學系副教授夏豐年(Fengnian Xia,音譯)和得州大學達拉斯分校(The University of Texas at Dallas)物理學副教授張凡(Fan Zhang,音譯)等學者合作完成,4月13日發表於《自然》(Nature)期刊。

近年來莫爾材料(moiré materials)是研究的熱門。科學家發現一些材料擰轉到特定的角度會展現前所未見的特性。這份研究用的是擰轉的雙層石墨烯

石墨烯是單層碳原子材料,這份研究使用的兩層石墨烯通過一定角度錯開疊加在一起。研究介紹說,擰轉降低了晶體的對稱性。很多情況下,材料在原子層面結構對稱性低一些,會體現出在對稱性較高的結構狀態下所沒有的、獨特的物理特性。

這項研究中的材料體現出很明顯的體光伏效應(bulk photovoltaic effect),即材料可以把光轉變為電流信號。而這個過程中,材料對光線的強度、偏振度和波長都會做出不同的反應。

研究人員利用這種特性,再結合外部電子控制技術,製造的設備可以為每種光線繪制出它們的「平面指紋」,也就是這種光線的特徵信息。

合作研究員袁少凡(Shaofan Yuan,音譯)再利用一套以前用於分析圖像的人工神經網絡,分析這些指紋信息,製成了這個智能光感應器。

由於這個設備體積很小,將來在太空探索、醫療現場分析、以及機車和飛機上的遠程感應方面都有廣泛的用途。

合作研究員馬朝(Chao Ma,音譯)說:「理想情況下,一個這樣的智能設備可以代替很多個現在用於捕捉光線的龐大、複雜、高成本的光學元件,大幅度減少所需的空間和成本開支。」◇

責任編輯:葉紫微

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