อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชิ้นเล็กๆ ในระดับนาโน อาจช่วยให้นักดาราศาสตร์ไขปัญหาใหญ่ในระดับเอกภพ เมื่อมีส่วนช่วยให้นักดาราศาสตร์ สามารถรับรู้แสงที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ซึ่งยังคงหลงเหลือจากการกำเนิดเอกภพ แสงที่มองไม่เห็นนนี้เป็นแสงส่วนใหญ่กว่า 98% ที่ถูกปล่อยออกมาจากบิ๊กแบง ความเข้าใจอันนี้นำเราไปสู่การไขข้อสงสัย ในการเกิดของดวงดาวและแกแล็กซี่เมื่อ 14,000 ล้านปีที่แล้ว

อุปกรณ์ชิ้นนี้มีขนาดเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ 100 เท่า มีความไวในการติดตามแสงในช่วงคลื่น far-infrared (เป็นคลื่นอินฟราเรดที่มีมีความยาวคลื่นมากที่สุด) ซึ่งอยู่เหนือการมองเห็นของมนุษย์

เนื่องจากบรรยากาศของโลกสามารถดูดซับคลื่นแสงในช่วงอินฟราเรดไกล (far-infrared) ได้ดีมาก ทำให้กล้องโทรทรรศน์วิทยุไม่สามารถตรวจพบแสงที่ถูกปล่อยออกมาจางๆ จากดวงดาวเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอให้มีการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นใหม่ เพื่อที่จะเก็บข้อมูลของแสงเหล่านี้ และเพื่อให้กล้องโทรทรรศน์อวกาศทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ อุปกรณ์ที่ใช้ตรวจจับจะต้องมีความไวในการตรวจับ ดีกว่าที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน

ตัวตรวจจับคลื่นในระดับอินฟราเรดและระดับเล็กกว่ามิลลิเมตร รู้จักกันในชื่อโบโลมิเตอร์ (Bolometers) สามารถวัดความร้อนที่เกิดจากการดูดซับโฟตอน ซึ่งในปัจจุบันเทคโนโลยีของโบโลมิเตอร์กำลังถึงขีดจำกัดของมันแล้ว

นักวิจัยได้เรียกอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นมาใหม่ว่า “hot-electron nanobolometer” ซึ่งมีความไวมากกว่าเทคโนโลยีแบบเดิมกว่า 100 เท่า โดยผลิตมาจากโลหะไทเทเนียม (Titanium) และ นิโอเบียม (Niobium) มีความยาวเพียง 500 นาโนเมตรและกว้างเพียง 100 นาโนเมตร โดยใช้กระบวนการผลิตฟีล์มบางและกระบวนการพิมพ์นาโน (Nanolithography) อุปกรณ์ดังกล่าสามารถทำงานได้ที่อุณภูมิ -459 องศาฟาเรนไฮท์ (ประมาณ -272 องศาเซลเซียส) หรือเพียง 1 องศา เหนืออุณหภูมิ 0 องศาสัมบูรณ์

เมื่อโฟตอนมากระทบตัวตรวจจับ จะทำให้อิเล็กตอนในไทเทเนียมร้อนขึ้น แล้วจะมีการถ่ายเทความร้อนไปสู่สภาพแวดล้อม โดยการใช้นิโอเบียมเป็นตัวนำ ซึ่งวิธีการดังกล่าว ทำให้สามารถตรวจจับได้ แม้กระทั่งมีเพียงโฟตอนเพียงตัวเดียวจากรังสีอินฟราเรดไกลมากระทบ

เนื่องจากอุปกรณ์ชิ้นนี้ยังเป็นเพียงต้นแบบ นักวิจัยคาดว่าจะใช้เป็นประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ เมื่อกล้องโทรทรรรศน์อวกาศที่ใช้สำรวจย่านคลื่นอินฟราเรดเสร็จในอีก 10 ถึง 20 ปีข้างหน้า

ที่มา - Physorg