Quantum dots tilbyder ny platform til fingerspidser terahertz -enheder

Forskere fra Rusland og Storbritannien har udviklet en antenne, der kan hjælpe med at reducere kilder til terahertz -stråling ned til størrelsen af ​​en fingerspids. Antennen er en "sandwich" af halvlederlag kombineret med kvantepunkter. Forskerne demonstrerede, at sådanne antenner danner grundlag for et nyt universelt system, der både kan transmittere og modtage terahertz -stråling. Kompakte enheder, opererer på terahertz rækkevidde, har applikationer inden for medicin og biologi til tumorvisualisering og i rumfartsindustrien til højhastighedskommunikationssystemer. Undersøgelsen blev offentliggjort i Laser &fotonik anmeldelser .

Terahertz -området ligger mellem infrarøde og mikrobølgespektre. Terahertz-stråling kan trænge ind i levende væv, men i modsætning til røntgenstråler, er ikke ioniserende og udgør ingen sundhedsfare. Derfor, læger kunne få en enorm fordel af kompakte terahertz -scannere, der kan få billeder af væv i levende organismer.

Forskere fra Aston University og ITMO University brugte kvantepunkter til at udvikle en antenne, der kan reducere størrelsen på terahertz -kilder betydeligt. Arbejdet blev støttet af forskere fra University of Strathclyde og University of Sheffield, samt TeraVil Ltd virksomhed og Center for Fysisk Videnskab og Teknologi i Vilnius.

”Det var en teknologisk udfordring, "siger studiets akademiske vejleder Edik Rafailov, professor ved Aston Institute of Photonic Technologies og førende forskningsassistent ved ITMO University. "Vi demonstrerede, at kvantepunkter er et godt alternativ til konventionelle halvledere. Denne nye teknologi giver os mulighed for at generere terahertz ved stuetemperatur. Og potentielt gøre terahertz -enheder kompakte og billige."

I dag, terahertz generation er afhængig af kilder, der involverer konvertering af infrarød laserstråle til terahertz. Transformationen udføres med indviklede systemer af bølgeledere, halvlederkrystaller eller dioder. Søgningen efter alternative måder at generere og detektere terahertz-bølger på er stadig i gang, men sådanne enheder forbliver omfangsrige, dyrt og fungerer kun ved lave temperaturer.

De nye antenner gør det muligt ikke kun at bruge terahertz -kilder ved stuetemperatur, men også for at miniaturisere dem. "Vi er i stand til at skabe meget kompakte kilder til terahertz -stråling på størrelse med en fingerspids, " kommenterer førende forfatter af papiret Andrei Gorodetsky, forsker ved Institut for Fotonik og Optisk Informationsteknologi ved ITMO University og forskningsassistent ved Aston Institute of Photonic Technologies. "Med de nye antenner, det lykkedes os at fjerne begrænsningen forbundet med det snævre lysspektrum, der bruges af strømomformere. Dette giver os en mulighed for at kombinere antennerne med kompakte infrarøde lasere. Derudover antennerne er 20 gange mere modstandsdygtige over for skader end typiske halvlederanordninger. Begge faktorer tillader os at inkorporere antennen i laseren i stedet for at skille den fra hinanden. "

Forskerne foreslår, at deres fund kan bruges i højhastighedskommunikationssystemer og også i kompakte terahertz-scannere, hvilket ville give dynamisk billeddannelse af dybe hudlag, embryoudvikling, hjerne processer, og scanning af indre organer eller tumorer. Terahertz -stråling er ikke skadelig, da den ikke spredes for meget i biologiske væv. Som resultat, terahertz-systemer er mere informative, følsomme og hurtige sammenlignet med deres erstatninger fra andre dele af det elektromagnetiske spektrum.