據(jù)外媒報道,當(dāng)拿著閃光燈手電筒尋找丟失的鑰匙,當(dāng)蝙蝠在夜間飛行時探測障礙物,或當(dāng)汽車雷達在定位路上的其他汽車,其實都是同一個物理原理在發(fā)揮作用。無論是光,聲音還是電磁波,都是將探測光束發(fā)送至前方,然后反射回來的光、聲音、電磁波會將相關(guān)信息傳送回探測器。
(圖片來源:韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所)
這也解釋了為什么隱形飛機可以躲避雷達:即可以通過吸收雷達的能量,不反射回來任何信號,讓飛機變得隱形。然后,吸收的能量被轉(zhuǎn)化成熱量,直到現(xiàn)在,大家都認為此種熱量“無用”,只能升高目標物體的溫度。
韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)軟物質(zhì)和生命物質(zhì)中心的研究人員發(fā)現(xiàn),因探測光束導(dǎo)致溫度上升,本身就可以當(dāng)作探測物體的信號,即所謂的“主動熱探測”(active thermal detection),與傳統(tǒng)的只應(yīng)用于微縮成像的技術(shù)相比,此種技術(shù)可以在實現(xiàn)所有規(guī)模的超分辨率成像。超分辨率成像能夠揭示圖像的小細節(jié),因而能夠用于發(fā)現(xiàn)之前隱藏的物體。
當(dāng)一個物體被具有足夠多能量,能夠?qū)е缕錅囟壬仙奶綔y光束照射時,其熱輻射就會飆升。事實上,在日常生活中也可以發(fā)現(xiàn)此種溫度升高的應(yīng)用,例如,在機場管制時,篩選出發(fā)燒的旅客。當(dāng)一個物體溫度在升高時,就會發(fā)射出強烈的熱輻射。
研究人員從理論上證實了熱輻射的超線性,精確量化了被加熱物體發(fā)射出的光子數(shù)量,并表示即使溫度只升高了一點點,也會導(dǎo)致光發(fā)射發(fā)生巨大變化。該過程加上主動加熱和探測方案,可以幫助以超高分辨率探測目標物體。
此外,如果達到足夠高的溫度,可以任意提高超分辨率因子。研究人員解釋道:“我們的理論預(yù)測到發(fā)射空間可以任意變窄,從而提升定位目標物體的能力,甚至在原則上能夠達到任意高的超分辨率。然后,人們能夠更好地分辨兩個相鄰的目標物體,或者更好地探測目標物體的形狀?!?/p>
超分辨率技術(shù)能夠讓人看到之前看不到的物體,不過到目前為止,其功能只在顯微鏡上起作用。值得注意的是,此次研究將熱輻射及其固有的超線性特性作為一種通用方法,以超分辨率識別各種尺寸的物體,從微觀成像到飛機等飛行物體。
主動熱探測技術(shù)可以應(yīng)用于無損探測熱成像、自動駕駛汽車的激光雷達和雷達技術(shù)、隱身物體的中遠程探測等。而且,該技術(shù)還為最新的熱光電探測器開辟了一個新型應(yīng)用領(lǐng)域,如超導(dǎo)納米線單光子探測器或HgCdTe雪崩光電二極管。最終,可以設(shè)計出用于超分辨率熱探測或顯微成像的新型熱探頭。