شرح خبر

استفاده از گرافن در یک آشکارساز تک فوتون باعث می شود که به طور چشمگیری به نور کم فرکانس حساس تر شود.


برای بسیاری از کاربردهای کوانتومی بر مبنای نور، عدم موفقیت در ثبت ورود حتی چند فوتون میتواند عملکرد را تضعیف کند. برخی آشکارسازهای تک-فوتونی با ثبت افزایش دما به هنگام جذب یک فوتون عمل می‌کنند، اما این حساسیت برای فوتون‌هایی با انرژی کم (فرکانس‌های پایین) از بین می‌رود. اکنون محققان نشان داده‌اند که ترکیب گرافن با یک نوع خاص از آشکارساز تک فوتونی می تواند حد پایین فرکانس آشکارساز را تا چهار مرتبه افزایش دهد، به طوری‌که شامل نور گیگا هرتز (امواج رادیویی) شود.

دستگاه، پیشنهاد شده توسط کین چونگ فونگ Kin Chung Fong از Raytheon BBN Technologies ماساچوست و همکارانش، یک ورق گرافن را بین دو لایه ماده ابررسانا ساندویچ می کند تا پیوندگاه جوزفسون ایجاد کند. در دماهای پایین و در غیاب فوتون، یک جریان ابررسانایی در دستگاه جریان می یابد. اما گرمای حاصل از یک فوتون به اندازه کافی برای گرم کردن گرافن کافی است تا پیوندگاه جوزفسون را تغییر دهد به طوری که هیچ جریان ابررسانایی نتواند شارش یابد. بنابراین فوتون‌ها را میتوان با رصد جریان دستگاه شناسایی کرد.

همه این کارها به لطف ساختارپیوندی منحصر به فرد گرافن است که منجر به تولید مواد با ظرفیت حرارتی الکترونی ناچیز می شود. این ویژگی تضمین می کند که حتی یک فوتون با انرژی کم هم می تواند به اندازه کافی مواد را برای قطع جریان ابررسانا گرم کرده و حرارت را به سرعت پراکنده کند، به طوری که اجازه می دهد آشکارساز بلافاصله تنظیم مجدد شود. بر طبق محاسبات گروه، این دستگاه می تواند فوتون های مادون قرمز مجزا را با نرخی تا یک میلیارد بار در ثانیه و فوتون های مایکروویو را با سرعت یک میلیون بار در ثانیه تشخیص دهد. این گروه همچنین پیشنهاد می کند که فوتون ها را از طریق موجبرها و حفره های فوتونی به دستگاه خود جفت کنند تا مطمئن شوند که هیچ فوتونی شمرده نشده باقی نمانده است.

این تحقیق در Physical Review Applied منتشر شده است.

 

منبع

Graphene Helps Catch Light Quanta



نویسنده خبر: مریم ذوقی
کد خبر :‌ 2289
«استفاده از اخبار انجمن فیزیک ایران و انتشار آنها، به شرط
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»‌



حامیان انجمن فیزیک ایران   (به حامیان انجمن بپیوندید)

کلیه حقوق مربوط به محتویات این سایت محفوظ و متعلق به انجمن فیریک ایران می‌باشد.
Webmaster : Ali Meschian : www.irandg.com

www.irandg.com