La investigación financiada por el Ejército desarrolló un nuevo sensor de radiación de microondas con una sensibilidad 100.000 veces mayor que los sensores comerciales disponibles en la actualidad. Los investigadores dijeron que una mejor detección de la radiación de microondas permitirá mejorar la imagen térmica, la guerra electrónica, las comunicaciones por radio y el radar.
Los investigadores publicaron su estudio en la revista revisada por pares Naturaleza . El equipo incluye científicos de la Universidad de Harvard, el Instituto de Ciencias Fotónicas, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang y Raytheon BBN Technologies. El Ejército, en parte, financió el trabajo para fabricar este bolómetro explotando elrespuesta térmica gigante del grafeno a la radiación de microondas.
"El bolómetro de microondas desarrollado bajo este proyecto es tan sensible que es capaz de detectar un solo fotón de microondas, que es la cantidad más pequeña de energía en la naturaleza", dijo el Dr. Joe Qiu, gerente de programa de electrónica de estado sólido y electromagnética, Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU. "Esta tecnología permitirá potencialmente nuevas capacidades para aplicaciones como la detección cuántica y el radar, y garantizará que el Ejército de los EE. UU. Mantenga el dominio espectral en el futuro previsible".
El sensor del bolómetro de grafeno detecta la radiación electromagnética midiendo el aumento de temperatura a medida que los fotones son absorbidos por el sensor. El grafeno es un material bidimensional con un espesor de capa de un átomo. Los investigadores lograron una alta sensibilidad del bolómetro al incorporar grafeno en la antena de microondas.
Una innovación clave en este avance es medir el aumento de temperatura mediante la superconducción de la unión Josephson mientras se mantiene un acoplamiento de radiación de microondas alta en el grafeno a través de una antena, dijeron los investigadores. La eficiencia de acoplamiento es esencial en una detección de alta sensibilidad porque "cada fotón preciosocuenta. "
Una unión de Josephson es un dispositivo mecánico cuántico que está hecho de dos electrodos superconductores separados por una barrera barrera de túnel aislante delgada, metal normal, semiconductor, ferromagnético, etc.
Además de ser delgados, los electrones del grafeno también se encuentran en una estructura de bandas muy especial en la que las bandas de valencia y conducción se encuentran en un solo punto, conocido como punto de Dirac.
"La densidad de estados desaparece allí, de modo que cuando los electrones reciben la energía del fotón, el aumento de temperatura es alto mientras que la fuga de calor es pequeña", dijo el Dr. Kin Chung Fong, Raytheon BBN Technologies.
Con una mayor sensibilidad de los detectores de bolómetro, esta investigación ha encontrado una nueva vía para mejorar el rendimiento de los sistemas que detectan señales electromagnéticas como el radar, la visión nocturna, LIDAR detección de luz y rango y la comunicación. También podría permitir nuevas aplicaciones comocomo ciencia de la información cuántica, imágenes térmicas y la búsqueda de materia oscura.
La parte de la investigación realizada en el MIT incluyó trabajo del Instituto de Nanotecnologías para Soldados. El Ejército de los EE. UU. Estableció el instituto en 2002 como un centro de investigación interdisciplinario para mejorar drásticamente las capacidades de protección, supervivencia y misión del Soldado y de las plataformas de apoyo al Soldado.y sistemas.
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Materiales proporcionado por Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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