Терагерцевый диапазон занимает промежуток между микроволновым и инфракрасным, где не полноценно работает ни один из традиционных – оптических или электромагнитных – методов манипулирования волнами. При этом, терагерцевое излучение имеет огромный спектр потенциальных приложений, прежде всего в сфере безопасности и в медицине. Безопасное для человеческого организма оно позволяет различать биологические ткани разной плотности и консистенции, обнаруживать проносимое авиапассажирами оружие и взрывчатку, а также осуществлять высокопроизводительную беспроводную передачу данных.

Упростить прикладное применение таких волн поможет новое устройство, о котором рассказывает статья в Journal of Applied Physics. Оно превращает электрическое поле постоянного тока в настраиваемый источник терагерцевого излучения, используя нестабильности колебаний поверхностных электронов – явление, известное как плазмонный резонанс.

Для охвата терагерцевого диапазона авторы устройства сконструировали гибридный полупроводник из толстого (полубесконечного) слоя проводящего материала и двух двумерных кристаллических решеток графена, силицена (его аналог с атомами кремния вместо углерода) или двумерного электронного газа (2DEG).

Пропускание через гибридный полупроводник постоянного тока порождает плазмонную неустойчивость с определенным волновым числом, вызывающую терагерцевое излучение. Управлять им можно с помощью поверхностных дифракционных решеток. Подбором разных параметров – таких как плотность проводящих электронов в материале или сила электрического поля постоянного тока, можно настраивать волновое число и, соответственно, частоту терагерцевого излучения.

По мнению участников эксперимента, предложенный ими подход, базирующийся на применении гибридных полупроводников, можно обобщить, распространив его на другие новые 2D-материалы, такие как гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена или диселенид вольфрама.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI