Balancering af strålen:Termomekanisk mikromaskine registrerer terahertz -stråling

Stråling fra mange dele af det elektromagnetiske spektrum er blevet udnyttet til yderst fordelagtige anvendelser, på så forskellige områder som medicin, billedbehandling og fotografering, og astronomi. Imidlertid, terahertz (THz) -området i spektret, placeret mellem mikrobølger og infrarødt lys, har været relativt underudnyttet på grund af vanskeligheder ved kunstigt at generere sådan stråling og ved at bygge anordninger til at detektere den.

I et gennembrud inden for terahertz -detektion, forskere ved University of Tokyo og kolleger har skabt en termomekanisk enhed, der kan fornemme stråling i terahertz -området i spektret på en følsom og hurtig måde, uden behov for intens afkøling til kryogene temperaturer som -270ºC. Denne enhed åbner potentielt en række nye applikationer til THz -teknologier, såsom THz -kameraer.

I dette studie, rapporteret i Journal of Applied Physics , teamet brugte den varme, der genereres af THz -stråling for at opdage det. Specifikt, de skabte en enhed med en lille stråle hængende hen over et hul, som de derefter dækkede med en resistiv metalfilm [nikkel-chrom (NiCr) i dette tilfælde]. Denne metalfilm har evnen til at absorbere THz -stråling, som igen overfører varme til strålen som helhed. Denne stigning i temperaturen får strålen til at ekspandere meget let, som kan detekteres som en ændring i den frekvens, hvormed strålen resonant vibrerer.

"Ved hjælp af vores dobbeltklemte mikroelektromekaniske stråle lavet af galliumarsenid, vi kunne effektivt fornemme THz -stråling ved stuetemperatur, "siger den tilsvarende forfatter Kazuhiko Hirakawa." Denne struktur er særlig effektiv, da den meget hurtigt kan detektere THz -stråling, typisk 100 gange hurtigere end andre konventionelle termiske THz-sensorer ved stuetemperatur. "

Denne nye tilgang har en række fordele i forhold til eksisterende alternativer til påvisning af THz -stråling. Den kendsgerning, at den kan fungere ved stuetemperatur uden behov for køling, gør den velegnet til en række anvendelser i den virkelige verden. Det er også ekstremt følsomt, detektere stråling, der forårsager ændringer i temperaturen så lille som en milliontedel af en grad.

"En anden fordel ved dette system er, at det kan fremstilles ved hjælp af standardmetoder til fremstilling af halvlederanordninger, som potentielt ville muliggøre inkorporering i masseproducerede THz-baserede sensorer og kameraer, "ifølge hovedforfatter Ya Zhang." Vi håber, at vores arbejde vil føre til en eksplosion af interesse og yderligere innovation på dette område. "