Lavpris, fleksibel terahertz-strålingskilde til hurtig og ikke-invasiv screening

Bærbare håndholdte sensorer til detektering af sprængstof, bærbare sensorer, der kan registrere kemiske agenser, kompakte enheder til hurtig og præcis identifikation af fejl i computerchips samt avancerede, ikke-invasive billeddannelsesteknikker, der kunne opdage små tumorer, kan blive en realitet hurtigere end forventet, da forskere rundt om i verden aktivt studerer nye måder at udnytte terahertz (THz) teknologi på. At give et stort løft til denne globale forskningsindsats er et stort teknologisk gennembrud inden for terahertz -teknologi opnået af forskere fra National University of Singapore (NUS).

Ledet af lektor Yang Hyunsoo og Dr. Wu Yang fra Institut for Elektroteknik og Computeringeniør ved NUS Fakultet for Ingeniørvidenskab og NUS Nanovidenskab og Nanoteknologisk Institut, forskergruppen har med succes udviklet højtydende og laveffektdrevne THz-emittere, der kan masseproduceres til lave omkostninger, adressering af en kritisk udfordring for industriel anvendelse af THz -teknologi. Disse THz -afgivere, som bruges til generering af THz -bølger, kan også fungere på fleksible overflader uden at gå på kompromis med ydeevnen.

Forskergruppen offentliggjorde resultaterne af deres undersøgelse i det videnskabelige tidsskrift Avancerede materialer den 25. januar 2017. Denne opfindelse blev opnået i samarbejde med forskere fra Institute of Materials Research and Engineering under Singapore's Agency for Science, Teknologi og forskning, samt Tongji University i Kina.

"Vores opfindelse er et stort skridt fremad i THz -teknologien, og vi tror, ​​at dette i høj grad vil fremskynde dets anvendelse på forskellige områder. F.eks. inden for sikkerhedsovervågning, vores opfindelse kan bidrage til miniaturisering af omfangsrige THz -systemer, der skal bruges til påvisning af farlige kemikalier og sprængstoffer til beskyttelse mod fjendtlige trusler. Prisbillige og højtydende THz -screeningsenheder kan også forbedre sygdomsdiagnose og gavne patienter. Desuden, at fremstille vores enhed på en fleksibel overflade åbner også op for mange spændende muligheder for, at den kan integreres i bærbare enheder, "forklarede Assoc Prof Yang.

Lav bølger i terahertz

THz -bølger har tiltrukket stor opmærksomhed i de sidste to årtier, da de har lovende anvendelser inden for en lang række områder fra medicin, overvågning til computing og kommunikation. THz bølger, som har bølgelængder fra titalls mikron til et par millimeter, indtager rummet mellem mikrobølger og infrarøde lysbølger i det elektromagnetiske spektrum.

At være ikke-ioniserende såvel som ikke-destruktiv, THz-bølger kan passere gennem ikke-ledende materialer såsom tøj, papir, træ og mursten, gør dem ideelle til applikationer inden for områder som kræftdiagnose, påvisning af kemikalier, stoffer og sprængstof, belægningsanalyse og kvalitetskontrol af integrerede kredsløbschips. Imidlertid, nuværende THz -kilder er store, multi-komponent systemer, der er tunge og dyre. Sådanne systemer er også svære at transportere, operere, og vedligeholde.

Derfor, den fleksible, billige THz-strålekilder udviklet af forskergruppen muligvis baner vejen for større anvendelse af THz-teknologi og bidrager til kommercialisering af en lang række THz-applikationer.

Lavpris, fleksible og laveffektdrevne THz-emittere

"Traditionelle metoder til at generere THz -bølger, såsom gennem spændingen af ​​elektro-optiske krystaller eller fotokonduktive antenner, kræver ofte dyre og omfangsrige højeffektlasere eller ekstremt dyre og sofistikerede produktionsprocesser for enheden. Vores teams THz -emittere har vist bedre ydeevne i forhold til eksisterende enheder i mange aspekter. På samme tid, vi har også udviklet en fremstillingsproces til at producere disse nye THz -emittere i store mængder til en lav pris, "sagde Dr. Wu, hvem er den første forfatter til undersøgelsen.

Udviklet ved hjælp af metalliske tynde film heterostrukturer, der er 12-nanometer i tykkelse, de nye strålekilder udsender bredbånds THz-bølger med en højere effektudgang end en standard 500 mikrometer tyk stiv elektro-optisk krystalemitter. Ud over, de nye emittere kan drives af en laveffektlaser, dermed sænke driftsomkostningerne betydeligt.

Forskergruppen udviklede også en roman, billig fremstillingsteknik til at producere emitterne. En stor wafer-skala film kan deponeres og efterfølgende skæres i tern til en stor mængde klar til brug enheder, hvilket gør denne produktionsmetode kommercielt skalerbar. Forskergruppen testede også deres enhed på fleksible overflader og fandt ud af, at dens ydeevne ikke blev kompromitteret på trods af at den blev udsat for en stor bøjningskurve.

Bevæger sig fremad, teamet planlægger at bygge et kompakt spektroskopisystem ved hjælp af THz -teknologi baseret på dets avancerede THz -emittere. Forskerne ser også på at øge THz -emissionen for specifikke bølgelængder, hvilket vil være fordelagtigt for en lang række THz-relaterede undersøgelser og applikationer. Forskergruppen har indgivet patent på opfindelsen og håber at samarbejde med branchepartnere for yderligere at undersøge forskellige anvendelser af denne nye teknologi.