Forskere kontrollerer lysets egenskaber ved hjælp af nanostrukturer

En teoretisk undersøgelse baseret på beregningssimuleringer udført af UPV/EHU's Nano-bio Spectroscopy Research Group i samarbejde med det japanske forskningscenter AIST har vist, at intensiteten af ​​ultraviolet lys, der lades passere gennem et grafen-nanobånd, moduleres med en terahertz frekvens. Så vi ser åbningen af ​​et nyt forskningsfelt for at opnå terahertz -stråling, der har en lang række applikationer. Forskningen er blevet offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Nanoskala .

UPV/EHU's Nano-bio Spectroscopy Research Group ledet af Ángel Rubio, en UPV/EHU -professor i Institut for Materialefysik og direktør for Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter i Hamburg, har simuleret omdannelse af ultraviolet lys til stråling i terahertz-området ved at føre det gennem et grafen-nanobånd, og har udviklet en ny kompakt enhed designet til at generere stråling af denne type baseret på det opdagede fænomen. Forskningen, udført i samarbejde med forskningsgruppen ledet af Yoshiyuki Miyamoto fra National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) i Japan, er optrådt i det prestigefyldte tidsskrift Nanoskala , udgivet af Royal Society of Chemistry (Storbritannien).

Lavfrekvent terahertz-stråling har en bred vifte af applikationer, såsom karakterisering af molekyler, materialer, væv, etc. Dog, lige nu er det svært at fremstille små, effektiv, billige enheder til at producere terahertz-stråling. Dette fænomen "udvider anvendelsesområdet for stråling af denne type til mange andre sfærer, hvor det ikke blev brugt, "forklarede Ángel Rubio, "på grund af det faktum, at man skulle ty til meget større strålekilder."

Udgangspunktet for et nyt forskningsfelt

For at udføre denne simulering, de brugte grafen-nanobånd:strimler skåret ud af ark med grafen. De konkluderede, at UV-lys, der påvirker nanobåndet, udsender en helt anden stråling (terahertz) vinkelret på det indfaldende lys. Dette fænomen "åbner muligheden for at generere strukturer, der gør det muligt at ændre frekvensområdet ved hjælp af forskellige nanostrukturer, "forklarede prof. Rubio." Et nyt forskningsområde åbnes. "

Nu hvor fænomenets eksistens er blevet påvist, "det ville være nødvendigt at se, om det samme kan gøres med en anden type lyskilde, "forklarede Ángel Rubio. I forskningen brugte de en laser med høj intensitet, så simuleringen ville være korrekt, men det burde være muligt at bruge "mere tilgængelige lyskilder, sagde han. I fremtiden vil et andet trin ville være "at bruge et sæt nanostrukturer i stedet for en enkelt til at producere en egentlig enhed."

UPV/EHU udviklede ideen og dens implementering i kode, der simulerer processen på computeren, mens det japanske forskningscenter AIST foretog de numeriske beregninger. Forskerne har brugt nye simuleringsteknikker efter første principper - metoder, hvor forudsigelseskapaciteten er meget høj, hvormed et materiales adfærd forudsiges uden brug af eksterne parametre. "Simuleringsteknikkerne har nået et punkt, "sagde Rubio, "hvor systemer, der senere viser sig at faktisk opfører sig på samme måde eksperimentelt, kan forudsiges."

Nano-bio Spectroscopy Group ledes af Ángel Rubio. Gruppens aktivitet fokuserer på teoretisk forskning og modellering af elektroniske og strukturelle egenskaber ved kondenseret stof samt udvikling af nye teoretiske værktøjer og computerkoder til at undersøge elektronisk respons af faste stoffer og nanostrukturer ved håndtering af eksterne elektromagnetiske felter.