高灵敏度微波辐射传感器
已开发出一种灵敏度比目前可用的商用传感器高 100,000 倍的微波辐射传感器。辐射热计是通过利用石墨烯对微波辐射的巨大热响应制造的。微波辐射热计能够检测单个微波光子——自然界中最小的能量。
石墨烯辐射热计传感器通过测量光子被吸收到传感器中时的温度升高来检测电磁辐射。石墨烯是一种二维、单原子层厚的材料。研究团队通过在微波天线中加入石墨烯，实现了高辐射热计灵敏度。
这一进步的一个关键创新是通过超导约瑟夫森结测量温升，同时通过天线保持高微波辐射耦合到石墨烯中。耦合效率在高灵敏度检测中至关重要。约瑟夫森结是一种量子力学器件，由两个由势垒（薄绝缘隧道势垒、普通金属、半导体、铁磁体等）隔开的超导电极构成。
除了很薄之外，石墨烯中的电子还处于一种非常特殊的能带结构中，其中价带和导带仅在一个称为狄拉克点的点相遇。状态的密度在那里消失了；电子接收光子能量时，温升高，热泄漏小。
随着辐射热计探测器灵敏度的提高，这项研究发现了一条新的途径来提高探测电磁信号的系统的性能，如雷达、夜视、LiDAR（光探测和测距）和通信。它还可以实现量子信息科学、热成像和暗物质搜索等新应用。
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