Grafen kan åbne porten til fremtidige terahertz-teknologier

Beliggende mellem radiobølger og infrarødt lys er terahertz-delen (THz) af det elektromagnetiske spektrum. Ved at tilføje en smule grafen i nanoskala, forskere har fundet en bedre måde at tune stråling til en THz-sender.

Forskere fra University of Notre Dame i Indiana har udnyttet endnu en af ​​grafenens bemærkelsesværdige egenskaber til bedre at kontrollere en relativt utæmmet del af det elektromagnetiske spektrum:terahertz-båndet.

Terahertz-stråling tilbyder spændende nye muligheder inden for kommunikation, medicinsk billeddannelse, og kemisk påvisning. Grænsende overgangen mellem radiobølger med høj energi og infrarødt lys med lavest energi, terahertz-bølger er notorisk svære at producere, opdage, og modulere. Modulation, eller at variere højden af ​​terahertz-bølgerne, er særligt vigtigt, fordi et moduleret signal kan bære information og er mere alsidigt til anvendelser såsom kemisk og biologisk sansning. Nogle af nutidens mest lovende terahertz-teknologier er baseret på små halvledertransistorlignende strukturer, der er i stand til at modulere et terahertz-signal ved stuetemperatur, hvilket er en væsentlig fordel i forhold til tidligere modulatorer, der kun kunne fungere ved ekstremt kolde temperaturer.

Desværre, disse transistorlignende enheder er afhængige af et tyndt lag metal kaldet en "metalgate" til at indstille terahertz-signalet. Denne metalport reducerer signalstyrken markant og begrænser, hvor meget signalet kan moduleres til en glansløs 30 procent. Som rapporteret i AIP's journal Anvendt fysik bogstaver , ved at erstatte metalporten med et enkelt lag grafen, forskerne har forudsagt, at modulationsområdet kan udvides betydeligt til at være over 90 procent. Denne modulation styres ved at påføre en spænding mellem grafen og halvleder. I modsætning til metal gate modulator, grafendesignet mindskede næppe udgangseffekten af ​​terahertz-energien. Består af en et-atom-tyk plade af kulstofatomer, grafen har et væld af fantastiske egenskaber:det er bemærkelsesværdigt stærkt, en fremragende termisk isolator, en leder af elektricitet, og nu et bedre middel til at modulere terahertz-stråling.