中佛罗里达大学研究员、纳米科学技术中心教授DebashisChanda开发了一种检测光子的新技术，光子是从可见光到无线电频率的基本粒子，有助于进行细胞通信。

这一进步可能会导致各个领域的技术更加精确和高效，从改善医学成像和通信系统到加强科学研究，甚至可能加强安全措施。

光子检测通常依赖于电压或电流幅度的变化/调制。但钱达开发了一种通过调制振荡电路的频率来检测光子的方法，为超灵敏光子检测铺平了道路。

Chanda的方法使用一种特殊的相变材料(PCM)，当光接触它时，它会改变其形状，从而形成保持稳定的电节律或稳定的电路振荡。当光子撞击材料时，它会改变节奏的速度，或改变振荡频率。节奏变化的程度取决于光的强度，类似于人的声音如何改变收音机中的声音。

这项新进展最近发表在《先进功能材料》杂志上。

8至12微米波长范围内的长波红外(LWIR)检测对于天文学、气候科学、材料分析和安全极为重要。然而，由于光子能量较低，室温下的长波红外检测一直是一个长期存在的挑战。

目前可用的长波红外探测器大致可分为两种类型：冷却型和非冷却型探测器，两者都有各自的局限性。

虽然冷却探测器具有出色的探测能力，但它们需要低温冷却，这使得它们价格昂贵并限制了它们的实际用途。另一方面，非冷却探测器可以在室温下运行，但由于室温运行固有的热噪声较高，因此检测率低且响应慢。低成本、高灵敏度、快速的红外探测器/相机继续面临科学和技术挑战。

这是长波红外相机除了国防部和太空特定应用之外没有广泛使用的主要原因。

“与所有现有的光子检测方案不同，其中光功率改变电压或电流的幅度(幅度调制-AM)，在所提出的方案中，光子的命中或事件会调制振荡电路的频率并被检测为频移，对噪声具有固有的鲁棒性，而噪声本质上是AM的，”Chanda说。

“我们基于FM的方法产生了出色的室温噪声等效功率、响应时间和探测能力，”Chanda说道。“这种基于调频的通用光子检测概念可以在基于其他相变材料的任何光谱范围内实现。”

“我们的研究结果表明，这种新型基于FM的探测器可以作为一个独特的平台，用于创建低成本、高效率的非制冷红外探测器和成像系统，适用于遥感、热成像和医疗诊断等各种应用，”Chanda说。“我们坚信，通过适当的工业规模封装可以进一步提高性能。”

Chanda小组开发的这一概念为高灵敏度、非冷却长波红外检测提供了范式转变，因为噪声限制了检测灵敏度。这一结果有望提供一种新颖的非制冷长波红外检测方案，该方案灵敏度高、成本低，并且可以轻松与电子读出电路集成，无需复杂的杂交。

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