极小高性能量子感应器问世

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【大纪元2022年05月24日讯】(大纪元记者高文森编译报导)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。

这项研究由耶鲁大学工程与科学系副教授夏丰年(Fengnian Xia,音译)和得州大学达拉斯分校(The University of Texas at Dallas)物理学副教授张凡(Fan Zhang,音译)等学者合作完成,4月13日发表于《自然》(Nature)期刊。

近年来莫尔材料(moiré materials)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,拧转降低了晶体的对称性。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(bulk photovoltaic effect),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(Shaofan Yuan,音译)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(Chao Ma,音译)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。”◇

责任编辑:叶紫微

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