通过加热吸收材料来监测电磁辐射的测辐射热计被天文学家和房主使用。然而，这些器件大多带宽有限，必须在超低温下工作。现在，研究人员表示，他们发现了一种超快速但高度灵敏的替代品，可以在室温下工作，而且可能更便宜。

多学科研究团队表示，发表在《自然纳米技术》杂志上的研究成果可能有助于为新的长波辐射观测站、新的建筑热传感器甚至新的量子传感和信息处理设备铺平道路。这个小组包括麻省理工学院的博士后德米特里埃夫托夫，麻省理工学院电气工程和计算机科学系的教授德克恩格隆德，雷神BBN科技公司的方建忠，以及麻省理工学院和哥伦比亚大学的同事。

该论文的资深作者Englund说：“我们相信，我们的工作为基于低维材料的新型高效测辐射热计打开了大门。他说，这种基于小二维碳形式的电子加热的新系统被称为石墨烯，它首次将高灵敏度和高带宽(比传统测辐射热计大几个数量级)与单个设备相结合。

西班牙巴塞罗那光子科学研究所ICF教授埃菲托夫说：“这种新设备非常灵敏，速度超快。在几皮秒(万亿分之一秒)内读取数据是可能的。这篇论文的主要作者是谁？“这种属性组合是独一无二的，”他说。

他说，新系统也可以在任何温度下运行，不像现有设备必须冷却到极低的温度。尽管该设备的大多数实际应用仍将在这些超冷条件下完成，但对于某些应用，如用于建筑效率的热传感器，无需特殊冷却系统即可运行的能力可能是一个真正的优势。埃夫托夫说：“这是第一个没有温度限制的设备。

他们的新测辐射热计已经在实验室条件下进行了演示，可以测量入射电磁辐射光子携带的总能量，无论辐射是可见光、无线电波、微波还是光谱的其他部分。这种辐射可能来自遥远的星系，也可能来自隔热不良的房屋产生的红外热波。

这种装置与传统的测辐射热计完全不同，传统的测辐射热计通常使用金属来吸收辐射并测量温升。相反，该团队开发了一种新型测辐射热计，它依靠加热电子在一小块石墨烯中移动，而不是加热固体金属。Englund解释说，石墨烯与一种叫做光子纳米腔的设备相耦合，这种设备被用来放大辐射的吸收。

“大多数测辐射热计依赖于一块材料中原子的振动，这往往会减缓它们的反应，”他说。但在这种情况下，“与传统的测辐射热计不同，这里的加热体只是一种电子气体，热容量非常低，这意味着即使是吸收的光子引起的很小的能量输入也会导致很大的温度变化”，更容易精确测量能量。虽然石墨烯测辐射热计之前已经被证明，但这项工作已经解决了一些重要的突出挑战，包括通过纳米腔有效吸收到石墨烯中，以及通过阻抗匹配读取温度。

Englund表示，这项新技术“为具有新功能的测辐射热计打开了一扇新的窗口，可以从根本上改善热成像、观测天文学、量子信息和量子传感等应用。”

对于天文观测，新系统可以通过填充一些尚未被实际探测器观测到的剩余波段来提供帮助，例如现有系统难以获得的频率的“太赫兹间隙”。埃菲托夫说，“在那里，我们的探测器可以是一个最先进的系统”，用于观察这些难以捉摸的光。他说，这对于观察波长很长的宇宙背景辐射可能非常有用。

耶鲁大学应用物理学教授丹尼尔普伯没有参与这项研究。他说，“这项工作是一个非常好的项目，它利用了石墨烯具有超薄金属层的许多优点，同时巧妙地解决了限制问题。”他补充说，“由此产生的检测器对具有挑战性的光谱领域的功率检测非常敏感，现在已经为一些令人兴奋的应用做好了准备。”

格拉斯哥大学光子学教授罗伯特哈德菲尔德没有参与这项工作。他说，“对新型高灵敏度红外探测技术的需求巨大。埃夫托夫及其同事的这项工作报告了一种创新的石墨烯测辐射热计，它集成在光子晶体腔中，以实现高吸收，这是及时和令人兴奋的。”

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