研究人员研制出一款微型电控可调红外滤光片，有望把原本体积庞大、笨重的热成像系统集成到便携芯片上。这项技术有可能催生手持式污染检测设备、紧凑型多光谱相机以及新一代化学传感器。

这项工作由西澳大学和澳大利亚国立大学的团队合作完成，依托澳大利亚研究理事会“变革性超构光学系统卓越中心”。新器件工作在长波红外波段，对应的是接近室温物体发出的热辐射。

相关成果发表在《先进材料技术》期刊上。研究表明，这种新型器件的目标是让红外系统能够根据材料和气体的光谱“指纹”进行区分，而不仅仅像传统热成像相机那样只测量热辐射强度。

西澳大学工程学院博士生、论文第一作者奥列格·巴尼克将这项技术比作热成像的“彩色视觉”。

他解释说：“与其只看到冷热差异，摄像机可以在几个精心选择的红外波段之间进行比较，就像人眼通过红、绿、蓝三种波长组合来感知颜色一样。”

“这样一来，系统就能区分在普通热成像画面中看起来几乎相同的气体、化学物质或材料。”

长期以来，红外光谱技术主要局限在实验室、军用系统和昂贵的工业设备中，通常体积大、功耗高，很难在受控环境之外广泛部署。

新器件本身是一个微型“夹层”结构，由悬浮的金膜和硅膜构成，膜上布满纳米级孔洞。通过电控精确调节两层膜之间极小的间隙，研究人员可以连续改变穿过该结构的红外波长。

“最令人惊讶的是，只需改变几百纳米的间隙，就能强烈调制波长约 10 微米的红外光，”巴尼克说。

在众多潜在应用中，环境监测被认为是最具前景的方向之一，尤其是甲烷泄漏和工业排放的检测。

“这项技术同样适用于工业安全、热成像、医学诊断和国防系统，在这些领域，识别具体材料往往比单纯测温更关键。”巴尼克补充道。

论文还指出了其在医学领域的潜在用途：具备光谱选择能力的热成像系统，有望捕捉到传统热成像难以察觉的细微生理变化。

“最现实的方向是非接触式诊断和更先进的热成像，”巴尼克表示。“不同组织在红外波段的辐射特性并不相同，因此光谱选择性热成像有望帮助识别炎症、监测伤口，或发现标准热成像无法分辨的微小生理变化。”

由于器件轻量且功耗低，这类红外传感器也非常适合搭载在无人机和便携式现场检测系统上。

“无人机可能是近期最实际的应用平台之一，因为它们对传感器的重量和能耗都非常敏感，而这正是我们技术的优势所在。”他说。