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紅外線是自然界存在廣泛的輻射之一，只要物體溫度在零度(-273.15℃)以上就會源源不斷地向外輻射紅外線信號。紅外線的電磁波波長在0.75~1000μm之間，其中在0.75~3μm范圍內(nèi)的紅外線被稱為近紅外或短波紅外。近紅外是電磁波譜的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于航空航天、光通信、大氣探測、生物檢測等多個領(lǐng)域。
近紅外光成像是利用目標(biāo)反射環(huán)境中普遍存在的短波紅外輻射進(jìn)行成像，而不是目標(biāo)自身發(fā)射的紅外輻射。近紅外光所成的像與肉眼看到的可見光成像相似，但是由于成像器件需要紅外光電探測器與讀出電路集成，而集成工藝非常復(fù)雜，因此近紅外光成像一直沒有很大的發(fā)展。
近，上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院的研究人員以膠體量子點(diǎn)材料為基礎(chǔ)，制備出一種新型紅外上轉(zhuǎn)換器件，大大提高了探測率并降低了探測器的成本，而且這種紅外上轉(zhuǎn)換器件在生物成像和可穿戴電子領(lǐng)域也有較好的應(yīng)用前景。
紅外上轉(zhuǎn)換器件由紅外光電探測器和發(fā)光二極管組成。研究人員利用膠體量子點(diǎn)材料制作轉(zhuǎn)換器件的紅外吸收層和可見光發(fā)射層。膠體量子點(diǎn)材料可以通過溶液法制備，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器件的真空沉積制備方法相比，溶液法不僅成本低，制備方法還很簡單。
針對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化器件整體光子—光子轉(zhuǎn)換效率較低的問題，研究團(tuán)隊(duì)將銀納米粒子引入到探測器的氧化鋅電子傳輸層中，使膠體量子點(diǎn)紅外探測器外量子效率達(dá)到8000%，探測率達(dá)到6×1012Jones，響應(yīng)速度在毫秒量級。與膠體量子點(diǎn)發(fā)光二極管結(jié)合后，紅外上轉(zhuǎn)換器件的光子轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.5%。這些數(shù)據(jù)在類似的產(chǎn)品中都位居前列。
在探究該器件的應(yīng)用領(lǐng)域時，研究人員發(fā)現(xiàn)，利用紅外上轉(zhuǎn)換器件，紅外線照射可以實(shí)現(xiàn)小鼠乳腺組織中正常組織和癌變組織的區(qū)分。這意味著紅外上轉(zhuǎn)換器件可以用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的紅外線成像，而紅外線作為一種對人體無害的輻射，將在生物成像領(lǐng)域開辟廣闊的應(yīng)用市場。同時，研究人員還成功制作了柔性紅外上轉(zhuǎn)換器件，可以應(yīng)用于穿戴電子設(shè)備。新的紅外成像技術(shù)與可穿戴電子設(shè)備的結(jié)合，也許將給醫(yī)療器械行業(yè)帶來巨大的改變。
資料來源：科技日報(bào)
編輯點(diǎn)評：紅外成像技術(shù)是一項(xiàng)前途廣闊的高新技術(shù)。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，而利用探測儀測量目標(biāo)本身與背景間的紅外線差可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像，相信隨著紅外轉(zhuǎn)換器上各設(shè)備的完善與更新，近紅外光成像技術(shù)能得到更好的應(yīng)用，并能為人類生產(chǎn)與生活貢獻(xiàn)更多力量。
(原標(biāo)題：紅外成像技術(shù)突破 開辟生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用)
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