突破可以使更便宜的红外相机

我们的眼睛错过了整个世界，隐藏在人眼无法看到的光波长范围内。但是红外线摄像机可以捕获植物光合作用时发出的秘密光，因为冷却的星星燃烧，电池变热。他们可以看透烟雾和塑料。

但红外线相机比可见光相机贵得多; 红外光的能量小于可见光，使其更难捕捉。然而，芝加哥大学的科学家们取得了新的突破，有朝一日可能会产生更具成本效益的红外热像仪 - 这反过来可以为手机等普通消费电子产品提供红外摄像头，以及帮助自动驾驶汽车看到的传感器他们的环境更准确。

“制作红外热像仪的传统方法在材料和时间方面都非常昂贵，但这种方法速度更快，性能更好，”博士后研究员Xin Tang说，他是2月25日在Nature Photonics上发表的一项研究的第一作者。

“这就是为什么我们对潜在的商业影响感到非常兴奋，”共同作者Philippe Guyot-Sionnest说，他是物理和化学教授。

今天的红外热像仪是通过连续铺设多层半导体制造的 - 这是一个棘手且容易出错的过程，这使得它们太昂贵而无法进入大多数消费类电子产品。

Guyot-Sionnest的实验室转而使用量子点 - 微小的纳米粒子只有几纳米。(一纳米是你的指甲每秒增长多少。)在那个尺度上，它们具有奇怪的属性，这些属性会根据它们的大小而变化，科学家可以通过将粒子调整到合适的大小来控制。在这种情况下，可以调整量子点以拾取红外光的波长。

这种“可调性”对于相机很重要，因为它们需要拾取红外光谱的不同部分。“收集红外线内的多个波长可以为您提供更多的光谱信息 - 就像为黑白电视增添色彩一样，”Tang解释道。“短波为您提供纹理和化学成分信息;中波给您温度。”

他们调整了量子点，使它们有一个检测短波红外线的公式和一个用于中波红外线的公式。然后他们将两者放在硅片上。

由此产生的相机表现非常好，更容易生产。“这是一个非常简单的过程，”唐说。“你拿一个烧杯，注入一个解决方案，注入第二个解决方案，等待五到十分钟，你就有了一个可以轻松制作成功能设备的新解决方案。”

科学家称，廉价的红外热像仪有许多潜在的用途，包括依靠传感器扫描道路和周围环境的自动驾驶汽车。红外线可以检测来自生物的热量特征并通过雾或雾看到，因此汽车工程师会喜欢将它们包括在内，但成本太高了。

它们对科学家来说也会派上用场。“如果我今天想为我的实验室购买红外探测器，它将花费我25,000美元或更多，”Guyot-Sionnest说。“但它们在许多学科中都非常有用。例如，蛋白质发出红外信号，生物学家很想轻易跟踪。”