ทีมวิจัยของ MIT พัฒนาเครื่องตรวจวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบใหม่ ซึ่งมีข้อดีเหนือกว่าเครื่องตรวจวัดแบบที่มีใช้งานทั่วไปในตอนนี้ ทั้งเรื่องการตรวจวัดที่ไวขึ้น ทั้งยังใช้งานได้สะดวกกว่าเดิม แถมยังมีแนวโน้มว่าใช้ต้นทุนในการผลิตต่ำกว่าด้วย

อุปกรณ์ตรวจวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้เรียกว่า bolometer ซึ่งแต่เดิมใช้ตรวจวัดระดับพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในบริเวณต่างๆ โดยใช้วิธีการวัดอุณหภูมิของชิ้นส่วนโลหะในเซ็นเซอร์ของ bolometer อาศัยหลักการว่าชิ้นส่วนโลหะดังกล่าวจะมีอุณหภูมิสูงขึ้นเมื่อดูดซับพลังงานจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ยิ่งในบริเวณใดที่คลื่นมีกำลังงานสูง อุณหภูมิของชิ้นส่วนโลหะก็จะยิ่งเพิ่มสูงขึ้นด้วย

งานวิจัยของ MIT ได้เลือกใช้วัสดุกราฟีนมาแทนที่ชิ้นส่วนโลหะในเซ็นเซอร์ของ bolometer โดยตัวกราฟีนนี้จะถูกติดตั้งอยู่กับอุปกรณ์ที่เรียกว่า photonic nanocavity ซึ่งทำหน้าที่ขยายสัญญาณที่ได้จากการตรวจจับระดับอุณหภูมิของกราฟีนที่เพิ่มสูงขึ้น

เครื่องตรวจวัดที่พัฒนาใหม่นี้สามารถใช้เพื่อวัดค่าพลังงานของคลื่นได้ไวกว่าเดิม ด้วยความเร็วการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของคลื่นในระดับ 1 ใน 1 ล้านล้านวินาที และสามารถใช้การได้ในอุณหภูมิห้อง ซึ่งถือเป็นข้อดีเหนือ bolometer แบบเดิมๆ ที่จำเป็นต้องใช้งานในพื้นที่ควบคุมอุณหภูมิให้เย็นจัด โดยมันสามารถตรวจวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ทั้งคลื่นแสงที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า, คลื่นวิทยุ, คลื่นไมโครเวฟ และคลื่นในย่านความถี่อื่นในสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งรวมถึงคลื่นในช่วง "terahertz gap" ซึ่งเป็นคลื่นในช่วงย่านความถี่รอยต่อระหว่างคลื่นวิทยุและคลื่นอินฟราเรด ซึ่งที่ผ่านมายังไม่สามารถตรวจจับได้โดย bolometer ในสถานการณ์ใช้งานจริง

ประโยชน์การใช้งานของเครื่องตรวจวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้ ใช้ได้ตั้งแต่การตรวจจับหาความร้อนภายในบ้านเพื่อประเมินความสมบูรณ์ของฉนวนความร้อนต่างๆ ไปได้ถึงการใช้งานสำหรับนักบินอวกาศเพื่อตรวจวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกส่งมาจากกาแล็กซี่อื่นที่ห่างไกลออกไป ยังไม่นับรวมถึงประโยชน์เพื่อการใช้งานด้านการศึกษาเกี่ยวกับ quantum information และ quantum sensing ด้วย

ที่มา - MIT News