| +11 голос |
|
Терагерцевое излучение, ничейная земля электромагнитного спектра, давно противостоит исследователям. Оптические технологии используют свет в более коротком диапазоне длин волн (видимом) и в инфракрасном диапазоне, хотя электромагнитные методы могут манипулировать и более длинными волнами, такими как микроволновое излучение и радиоволны. Терагерцевое излучение, с другой стороны, лежит в промежутке между микроволновым и инфракрасным, где традиционные способы манипулирования не эффективны. Как результат, создание когерентных искусственных источников терагерцевого излучения для использования его в технологиях требует изобретательности.
Если не учитывать трудности генерации, то терагерцевое излучение имеет широкий спектр потенциальных применений, в частности, в медицине и в области безопасности. Поскольку это неионизирующая форма излучения, оно, как правило, считается безопасным для медицинских исследований человеческого тела. Например, оно может различать ткани с различным содержанием воды или с разной плотностью, что делает его потенциально ценным инструментом для выявления опухолей. Это излучение также может быть использовано для обнаружения взрывчатых веществ или спрятанного оружия или для беспроводной передачи данных.
На пути к более широкому использованию волн этого диапазона исследователи разработали новое устройство, которое может преобразовать электрическое поле постоянного тока в перестраиваемый источник терагерцевого излучения.
Их устройство использует неустойчивости в колебании электронов проводимости на поверхности, явления, известного как резонанс поверхностных плазмонов. Для решения проблемы терагерцевого окна команда создала гибридный полупроводник: слой толстого проводящего материала в паре с двумя тонкими двумерными кристаллическими слоями, сделанными из графена и силицена (графеноподобного материала, изготовленного из кремния вместо углерода), или с двумерным электронным газом. Когда постоянный ток проходит через гибридный полупроводник, он создает нестабильность плазмонов для определенного волнового числа. Эта нестабильность вызывает испускание терагерцевого излучения, которое может быть использовано с помощью поверхностной решетки, которая расщепляет излучение.
Регулируя различные параметры, такие как плотность электронов проводимости в материале или напряженность электрического поля постоянного тока, можно настраивать критическое волновое число и, следовательно, частоту получаемого терагерцевого излучения.
«Наша работа демонстрирует новый подход для эффективного преобразования энергии постоянного электрического поля в когерентное мощное и электрически перестраиваемое терагерцевое излучение с помощью гибридных полупроводников, - сказал Андрей Юров, исследователь из Центра высокотехнологических материалов Университета Нью-Мехико и Городского университета Нью-Йорка. - Кроме того, предложенный нами подход, основанный на гибридных полупроводниках, может быть обобщен и на другие новые двумерные материалы, такие как гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена и вольфрама диселенид».
Другие лаборатории также создали искусственные источники терагерцевого излучения, но эта разработка может обеспечить лучше возможности визуализации, чем другие источники. «Предлагаемые нами устройства могут удерживать терагерцевую частоту подобно другим источникам терагерцевого излучения, но с гораздо более короткой длиной волны для улучшенного пространственного разрешения в приложениях по визуализации, а также очень широкий диапазон настроек, от микроволн до терагерцевого диапазона», - добавил Юров.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| +11 голос |
|
