Energia

Sensor bate recorde na detecção de calor

Sensor bate recorde na detecção de calor
Esquema de funcionamento e foto do componente real que multiplicou por 14 a capacidade de detecção de calor.[Imagem: Aalto University/Ella Maru Sudio]

Sensor de calor

Este componente acaba de bater um recorde inesperado, multiplicando por 14 a capacidade de detecção de calor - não por condução ou irradiação, mas pelos fótons de infravermelho.

Esse recorde na fotodetecção termal deverá ter um impacto imediato em câmeras e telescópios. Além disso, dada a sensibilidade alcançada, a equipe acredita que o novo componente poderá ser útil também aos computadores quânticos.

O detector, que é menor do que um glóbulo vermelho do sangue, é formado por dois pequenos componentes supercondutores de alumínio e um nanofio de ouro. A operação em temperatura criogênica garante uma absorção eficiente dos fótons infravermelhos - é possível detectar pacotes de energia de 1 zeptojoule.

Outro elemento chave para a extrema sensibilidade do sensor foi o desenvolvimento de um sistema de amplificação do sinal originário da captação dos pequenos pacotes de energia, de forma a permitir sua leitura. Para isso a equipe usou um mecanismo chamado feedback positivo, o que significa que há uma fonte de energia externa que amplifica a elevação de temperatura gerada pelos fótons absorvidos.

Da descoberta aos produtos

As micro-ondas são usadas em telecomunicações graças à sua capacidade de atravessar paredes e outras estruturas. Assim, detectores de micro-ondas mais sensíveis podem levar a grandes melhorias nos sistemas atuais, embora o aparato criogênico necessário ao detector represente um empecilho à sua adoção prática.

Mas o dispositivo poderá ser útil nos computadores quânticos que usam qubits supercondutores, que já trabalham em temperaturas pouco acima do zero absoluto.

"A tecnologia supercondutora atual consegue produzir fótons de micro-ondas individuais. No entanto, a detecção desses fótons de forma eficiente é um desafio excepcional. Nossos resultados fornecem um salto no sentido de resolver este problema com a detecção térmica," disse Joonas Govenius, que projetou o novo sensor.

Bibliografia:

Detection of zeptojoule microwave pulses using electrothermal feedback in proximity-induced Josephson junctions
Joonas Govenius, Russell E. Lake, Kuan Yen Tan, Mikko Mottonen
Physical Review Letters
Vol.: Accepted Paper
http://arxiv.org/pdf/1512.07235.pdf




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