Обычные тепловизоры помогают видеть в инфракрасном диапазоне, но картинки с них лишены деталей – цветов в привычном нам понимании. Они лишь фиксируют суммарную интенсивность излучения объекта на всех длинах волн инфракрасного диапазона. Из неё можно получить температуру объекта, но совершенно невозможно сделать вывод вроде «на длине волне 850 нм тело поглощает с интенсивностью A, а на 900 нм – с интенсивностью B». Меж тем, именно по такому принципу работает цветовое зрение: скажем, ярко синим объект становится тогда, когда на длине волны синего цвета (от 440 до 485 нм) он поглощает гораздо меньше, чем в остальном видимом диапазоне.
Учёные из университета Дьюка исправили эти недостатки инфракрасного зрения. В статье в Advanced Materials они рассказывают о создании материала, чувствительного к различным инфракрасным длинам волн. Он может быть нанесён на поверхности любой формы и размера (в том числе на ткани) и для этого не требуется чистых комнат или других дорогостоящих условий и техник. Информация о спектральных характеристиках материалах в инфракрасном диапазоне позволяет узнать не только его температуру, но и, например, химический состав.
Материал делают по принципу снизу-вверх – за счёт самоорганизации нанообъектов. Сначала на подложку наносят тонкую плёнку золота, потом её покрывают наноразмерной полимерной плёнкой, а в конце растят на этой поверхности серебряные кубики размером в 100 нанометров.
В такой системе видимый свет, представляющий собой электромагнитные волны, возбуждает плазмонные колебания в материале – колебания плотности электронного газа на поверхности серебра. При этом частота этих колебаний однозначного зависит как от длины волны падающего света, так и самых характеристик материала. Поэтому изменяя толщину полимерной плёнки и размеры серебряных нанокубиков, учёные могут настраивать систему на различные длины волн – от видимого диапазона и до инфракрасного.
Такие материалы полезны для создания новых тепловизоров и фотодетекторов и особенно интересных военным. С другой стороны, на их основе можно наоборот делать тепломаскирующий камуфляж: ткань которая поглощает в нужном месте инфракрасное излучение нужной длины волны и тем самым полностью маскирует тепловой след объекта.
