我們的眼睛錯(cuò)過了整個(gè)世界，隱藏在人眼無法看到的光波長范圍內(nèi)。但是紅外線攝像機(jī)可以捕獲植物光合作用時(shí)發(fā)出的秘密光，因?yàn)槔鋮s的星星燃燒，電池變熱。他們可以看透煙霧和塑料。

但紅外線相機(jī)比可見光相機(jī)貴得多; 紅外光的能量小于可見光，使其更難捕捉。然而，芝加哥大學(xué)的科學(xué)家們?nèi)〉昧诵碌耐黄?，有朝一日可能?huì)產(chǎn)生更具成本效益的紅外熱像儀 - 這反過來可以為手機(jī)等普通消費(fèi)電子產(chǎn)品提供紅外攝像頭，以及幫助自動(dòng)駕駛汽車看到的傳感器他們的環(huán)境更準(zhǔn)確。

“制作紅外熱像儀的傳統(tǒng)方法在材料和時(shí)間方面都非常昂貴，但這種方法速度更快，性能更好，”博士后研究員Xin Tang說，他是2月25日在Nature Photonics上發(fā)表的一項(xiàng)研究的第一作者。

“這就是為什么我們對(duì)潛在的商業(yè)影響感到非常興奮，”共同作者Philippe Guyot-Sionnest說，他是物理和化學(xué)教授。

今天的紅外熱像儀是通過連續(xù)鋪設(shè)多層半導(dǎo)體制造的 - 這是一個(gè)棘手且容易出錯(cuò)的過程，這使得它們太昂貴而無法進(jìn)入大多數(shù)消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

Guyot-Sionnest的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)而使用量子點(diǎn) - 微小的納米粒子只有幾納米。(一納米是你的指甲每秒增長多少。)在那個(gè)尺度上，它們具有奇怪的屬性，這些屬性會(huì)根據(jù)它們的大小而變化，科學(xué)家可以通過將粒子調(diào)整到合適的大小來控制。在這種情況下，可以調(diào)整量子點(diǎn)以拾取紅外光的波長。

這種“可調(diào)性”對(duì)于相機(jī)很重要，因?yàn)樗鼈冃枰叭〖t外光譜的不同部分。“收集紅外線內(nèi)的多個(gè)波長可以為您提供更多的光譜信息 - 就像為黑白電視增添色彩一樣，”Tang解釋道。“短波為您提供紋理和化學(xué)成分信息;中波給您溫度。”

他們調(diào)整了量子點(diǎn)，使它們有一個(gè)檢測短波紅外線的公式和一個(gè)用于中波紅外線的公式。然后他們將兩者放在硅片上。

由此產(chǎn)生的相機(jī)表現(xiàn)非常好，更容易生產(chǎn)。“這是一個(gè)非常簡單的過程，”唐說。“你拿一個(gè)燒杯，注入一個(gè)解決方案，注入第二個(gè)解決方案，等待五到十分鐘，你就有了一個(gè)可以輕松制作成功能設(shè)備的新解決方案。”

科學(xué)家稱，廉價(jià)的紅外熱像儀有許多潛在的用途，包括依靠傳感器掃描道路和周圍環(huán)境的自動(dòng)駕駛汽車。紅外線可以檢測來自生物的熱量特征并通過霧或霧看到，因此汽車工程師會(huì)喜歡將它們包括在內(nèi)，但成本太高了。

它們對(duì)科學(xué)家來說也會(huì)派上用場。“如果我今天想為我的實(shí)驗(yàn)室購買紅外探測器，它將花費(fèi)我25,000美元或更多，”Guyot-Sionnest說。“但它們?cè)谠S多學(xué)科中都非常有用。例如，蛋白質(zhì)發(fā)出紅外信號(hào)，生物學(xué)家很想輕易跟蹤。”