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南大制探測(cè)“神器”能追飛彈能測(cè)霧霾
一根燃燒的蠟燭1秒鐘可以發(fā)射出100億億個(gè)以上的光子，要探測(cè)到能量如此小的單個(gè)紫外光子一直是難題。記者昨天獲悉，南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院長(zhǎng)江特聘教授陸海為首的研究團(tuán)隊(duì)近來(lái)獲得突破，在*先研制出超靈敏度的固體紫外單光子探測(cè)器，從而使中國(guó)成為繼美國(guó)之后第二個(gè)掌握這一核心技術(shù)的國(guó)家。
“自然界中波長(zhǎng)小于280納米的紫外光幾乎為零，所以我們探測(cè)它相當(dāng)于在暗室中探測(cè)光，只要發(fā)現(xiàn)一個(gè)小光點(diǎn)就一定是目標(biāo)。”陸海介紹說(shuō)，可探測(cè)400納米以下紫外輻射的紫外光探測(cè)器，是火焰探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)藥、空間科學(xué)等領(lǐng)域所急需的關(guān)鍵部件，也是關(guān)系到國(guó)家安全的關(guān)鍵技術(shù)，可以用來(lái)檢測(cè)海上油污、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)霧霾等。
光子是光的zui小能量量子，也是光作為信息載體的zui小傳輸單位。一根蠟燭1秒鐘釋放出的超100億億個(gè)光子中，假設(shè)紫外光子只占萬(wàn)分之一，那么在*不考慮飛行損耗的情況下，1公里以外，面積為1平方厘米的鏡頭1秒鐘只能接收到1000個(gè)紫外光子。專門用來(lái)捕捉這些“小家伙”的單光子探測(cè)器一直是世界各國(guó)研究和競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
陸海舉例說(shuō)，導(dǎo)dan的飛行尾焰中存在像指紋一樣的特殊紫外光譜成分，但距離越遠(yuǎn)能夠傳輸過(guò)來(lái)的紫外光就越微弱。利用超靈敏度紫外單光子探測(cè)器就有可能在上千公里以外探測(cè)和分辨出來(lái)襲飛彈，為反制或者規(guī)避提供寶貴時(shí)間。之前，上只有美國(guó)羅格斯大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)、通用電氣研發(fā)中心三家美國(guó)單位成功研制碳化硅單光子探測(cè)器。而南大研究團(tuán)隊(duì)此次獲得突破后，躋身成為第四家。
南大研究團(tuán)隊(duì)研制出的紫外單光子探測(cè)器，基于碳化硅半導(dǎo)體芯片技術(shù)，能靈敏捕捉到紫外單光子，并且打破了過(guò)去依賴于超低溫條件的瓶頸。“我們的探測(cè)器在150℃下仍能正常工作，這是原來(lái)任何單光子探測(cè)技術(shù)都無(wú)法達(dá)到的。”陸海說(shuō)。這一突破也引起了關(guān)注，歐洲的《今日半導(dǎo)體》雜志專門長(zhǎng)文報(bào)道了南大的這一研究成果。
同時(shí)，該探測(cè)器有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，有望向民用領(lǐng)域大規(guī)模推廣，比如高壓輸電線和高鐵供電線路上出現(xiàn)電暈、污閃時(shí)，可用其遠(yuǎn)程檢測(cè)和定位。“目前，紫外火災(zāi)報(bào)警器用的真空紫外光敏管，綜合成本很高。”陸海拿出一枚耳釘大小的器件介紹說(shuō)，未來(lái)用如此小的單光子探測(cè)器件，不僅造價(jià)更便宜，而且防爆、使用壽命更長(zhǎng)。
眼下，南大研究團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域的部分研究成果已開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。過(guò)量的紫外線照射易誘發(fā)皮膚癌，韓國(guó)三星公司日前發(fā)布的Note4手機(jī)就裝備了微型紫外線傳感器，受到消費(fèi)者歡迎。而南大研究團(tuán)隊(duì)正在和華為合作的貼片封裝紫外探測(cè)器，尺寸比米粒還小，也將安裝到手機(jī)或智能手環(huán)中，藉由它，用戶可隨時(shí)隨地檢測(cè)所處環(huán)境的紫外線強(qiáng)度，以及時(shí)防護(hù)。
(來(lái)源：新華網(wǎng))
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