摘要:本文介绍了红外感知技术在“向上看”的深空探测与“向下看”的对地观测两大领域的发展脉络和前沿挑战。在深空探测方面，以詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope, JWST)为代表，该技术正通过超大口径、甚长波段和超低温制冷等手段，不断逼近观测的物理极限，并致力于揭示宇宙早期的历史奥秘。阐述了对地观测领域不同时期搭载于各类卫星的红外探测载荷的主要发展过程及其代表性和特色。红外对地观测技术从过去宽幅下的低空间分辨率和少量波段，向着空谱大范围下的时-空-谱-辐分辨率提升迈进。大口径低背景光学、长波长高灵敏度探测器、片上智能感知、大数据孪生系统等新型技术，以及通导遥一体的“即时遥感”和商业航天的大规模发展，将助力构建“红外数字地球”底座，增强人类对地球多圈层异常事件以及各种复杂循环过程演变的实时认知和精准预测，推动红外对地观测技术走向大众化应用。

摘要:红外光谱(0.78～30 μm)在物质检测、能源收集、环境感知、国防安全等领域发挥着重要作用。然而，传统材料受限于本征光学常数与热物性的强烈耦合，难以实现对红外光谱的独立、精准裁剪。近年来跨尺度光热超构材料的兴起，为解决这一挑战提供了全新范式。本文利用基于微纳结构设计的多维度、多物理场跨波段红外光谱调控机制，重点阐述了从微观电磁共振到宏观光谱、热场管理，回顾了光热超构材料在构建理想黑体与实现红外隐身方面的进展，并且深入探讨了其在辐射制冷与热光伏等能量应用中的突破。最后，我们展望了该领域在理论研究与工程应用(包括大面积制造工艺及极端环境适应性)等方面面临的挑战与机遇。

摘要:K波段(2.0～2.4 μm)是地基红外观测最重要的窗口之一，能有效穿透星际尘埃、观测低温天体及高红移星系。针对我国在近红外天文观测领域的长期空白和强烈需求，本文报道了国产碲镉汞红外焦平面相机在中山大学80 cm红外望远镜上的天文观测结果。该望远镜位于青海冷湖天文观测基地，配备的碲镉汞红外焦平面相机由中国科学技术大学研制，其芯片通过中国科学院上海技术物理研究所研制的3个像元间距为15 μm的640×512碲镉汞红外焦平面探测器拼接而成。测试结果显示，单张20 s曝光时，5σ极限星等为15.3 mag (Vega系统)，达到了国际上的2微米全天巡天(Two Micron All-Sky Survey, 2MASS)水平，亮源的测光精度最高可达到12 mmag；叠加30 min与2 h后，极限星等分别达到17.5 mag与18.2 mag。以上结果说明，该系统能够在不同探测深度和时间分辨率下开展K波段时域天文观测。这一成果标志着我国首次实现了国产碲镉汞红外焦平面相机的天文K波段科学级成像观测，将为我国红外天文研究提供坚实可靠的自主观测平台。

摘要:红外天文学对探索宇宙至关重要，但受限于探测器的性能和优良台址的稀缺，我国在红外波段的天文观测设备严重不足。南极昆仑站具有干燥、寒冷、长极夜等独特的自然条件，为开展近红外天文观测提供了得天独厚的优势，但也面临着恶劣环境、无人值守、能源有限、积雪结霜等挑战。本文总结了南极近红外天文观测的优势与挑战、当今国内外在南极红外天文领域的现状与规划，分析了南极红外天文望远镜的关键技术以及已有的技术积累(主要包括望远镜本体及仪器自身辐射抑制方法、镜面除冰霜方法、红外探测器技术、望远镜控制系统、杜瓦/冷箱优化设计等)，为未来南极红外望远镜的研制提供了技术参考。

摘要:自20世纪70年代起，天文学家在各类天体中普遍观测到一组特征鲜明的红外发射谱带。该谱带被广泛认为是多环芳香烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, PAH)的标志性辐射信号。本文系统综述了此类星际PAH的形成与演化机制，主要涵盖氢抽取-乙炔加成机理等自下而上的分子生长路径；详细梳理了PAH的关键振动模式，明确3.3 μm、6.2 μm、7.7 μm、8.6 μm、11.2 μm以及15～20 μm等特征谱带的起源，重点分析了分子边缘几何结构、杂原子掺杂等因素对谱带峰位与强度的调控规律；总结了基于特征谱带比值的星际PAH电离度与分子尺寸诊断方法及应用现状；同时深入讨论了该红外发射谱带载体的非唯一性、远红外弱带的物理化学起源等领域内关键争议问题。最后，概述了詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope, JWST)在红外成像光谱观测方面的技术优势，及其为揭示星际PAH的化学本质、深化星际有机化学过程的理解所提供的全新研究视角与机遇。

摘要:蛋白质动态分析是理解生物功能的核心。红外光谱技术凭借其独特的时间分辨率和结构敏感性，已成为研究蛋白质动态过程的重要工具。本文系统综述了红外光谱技术在蛋白质动态结构分析中的基本原理、前沿技术及应用。该技术的时间分辨能力已实现从飞秒到毫秒级的全时间尺度覆盖，可捕捉蛋白质超快弛豫到构象重排的完整动态过程。二维红外光谱技术则进一步提升了光谱分辨率，增强了对复杂蛋白质体系的解析能力。红外光谱技术已被成功应用于蛋白质折叠、配体结合、膜蛋白动力学研究等多个领域，特别是在淀粉样纤维折叠机制、血红素蛋白配体结合、膜蛋白质子传递等关键生物学过程中取得了重要进展。未来，随着新型红外探针的开发、人工智能技术的融合以及仪器方法的创新，红外光谱技术将在蛋白质动态分析领域展现出更大的应用潜力。