太赫兹辐射——也称为亚毫米辐射，可以穿透许多非金属材料并检测特定分子的特征。由于其有趣的特性，它们可用于多种应用。然而，目前使用的大多数太赫兹设备价格昂贵、速度慢、体积大、需要真空系统，并且在极低的温度下运行，因此很难开发能够检测并创建图像的设备。 太赫兹波.
现在， 麻省理工学院简介 科学家们与 美国明尼苏达大学 和三星，开发了低成本的太赫兹相机。这种新型相机可以在室温和压力下快速、高灵敏度地检测太赫兹脉冲。此外，它可以同时实时捕获有关波的方向或“偏振”的信息，这是现有设备无法做到的。
可以识别不对称的含分子材料，或者可以使用该信息确定它们的表面形貌。
量子点最近发现，新技术中使用的 太赫兹振动激活时会发出可见光。然后，可以用肉眼观察可见光，并通过类似于常规电子探测器的设备捕获可见光。 相机.
科学家设计了两种不同的设备：一种利用量子点将太赫兹脉冲转换为可见光的能力。另一个产生显示太赫兹波偏振态的图像。
新的“相机”由多层组成，并采用类似于微芯片的行业标准制造工艺制造。基板上覆盖着一层发光量子点材料，然后是一层被微小缝隙分开的金纳米级平行线。最后，一个 CMOS芯片 用于创建图像。旋光计与偏振检测器类似，可以利用环形纳米级狭缝来检测入射光束的偏振。
化学教授基思·尼尔森说， “太赫兹辐射的光子能量极低，这使得它们很难被探测到。所以，这个设备所做的就是将微小的光子能量转换成普通相机很容易检测到的可见物质。”
在实验过程中，相机检测到的低强度太赫兹脉冲超出了当今大型且昂贵的系统的能力。此外，它还通过拍摄其设备中使用的一些结构的太赫兹照明照片来展示探测器的功能。
科学家指出， “他们的新工作已经解决了太赫兹脉冲检测问题，但仍然缺乏良好的来源——世界各地的许多研究小组正在研究这一问题。”
“新研究中使用的太赫兹源是一个庞大而笨重的激光器和光学设备阵列，无法轻松扩展到实际应用，但基于微电子技术的新源正在顺利开发中。”
“我认为这是速率限制步骤：你能以一种简单且不昂贵的方式发出[太赫兹]信号吗？但不会有任何问题。”
Sang-Hyun Oh 是该论文的合著者，也是明尼苏达大学电气与计算机工程系麦克奈特教授， 补充说 虽然目前版本的太赫兹相机售价数万美元，但用于该系统的 CMOS 相机的廉价特性使其“朝着构建实用的太赫兹相机迈出了一大步”。
尽管相机系统距离商业化还很远，但当科学家需要一种快速方法来检测太赫兹辐射时，他们正在使用新的实验室设备。
研究小组成员包括明尼苏达大学的 Daehan Yoo；麻省理工学院的 Ferran Vidal-Codina、Ngoc-Cuong Nguyen、Hendrik Utzat、Jinchi Han、Vladimir Bulovic、Moungi Bawendi 和 Jaime Peraire；三星高级技术学院的 Chan-Wook Baik 和 Kyung-Sang Cho；和斯坦福大学的亚伦·林登伯格。这项工作得到了美国陆军研究办公室、麻省理工学院士兵纳米技术研究所、三星全球研究推广计划和能源效率研究科学研究中心的支持。
杂志参考：
- Shi, J.、Yoo, D.、Vidal-Codina, F. 等人。基于量子点增强太赫兹到可见光子上转换的室温偏振敏感 CMOS 太赫兹相机。 纳特 纳米技术。 （2022）。 DOI： 10.1038/s41565-022-01243-9
