Rannsakendur hafa þróað afar þunnan flís með innbyggðri ljóseindarás sem hægt er að nota til að nýta svokallað terahertz bil – sem er á milli 0,3-30THz í rafsegulrófinu – til litrófsgreiningar og myndgreiningar.
Þetta bil er í augnablikinu eitthvað af tæknilegu dauðu svæði, sem lýsir tíðnum sem eru of hröð fyrir rafeinda- og fjarskiptatæki nútímans, en of hæg fyrir ljósfræði og myndgreiningarforrit.
Hins vegar gerir nýr flís vísindamannanna þeim nú kleift að framleiða terahertz-bylgjur með sérsniðinni tíðni, bylgjulengd, amplitude og fasa.Slík nákvæm stjórnun gæti gert kleift að virkja terahertz geislun fyrir næstu kynslóðar forrit bæði á rafrænu og sjónrænu sviði.
Verkið, sem unnið er á milli EPFL, ETH Zurich og háskólans í Harvard, hefur verið gefið út íNáttúrusamskipti.
Cristina Benea-Chelmus, sem stýrði rannsókninni í Laboratory of Hybrid Photonics (HYLAB) við EPFL verkfræðiskólann, útskýrði að þó að terahertz bylgjur hafi verið framleiddar í rannsóknarstofu áður, hafa fyrri aðferðir reitt sig fyrst og fremst á magnkristalla til að mynda rétta tíðni.Þess í stað, notkun rannsóknarstofu hennar á ljóseindahringrásinni, gerð úr litíumníóbati og fínt etsuð á nanómetra mælikvarða af samstarfsaðilum við Harvard háskóla, gerir það að verkum að nálgunin er mun straumlínulagaðri.Notkun kísilhvarflags gerir tækið einnig hentugt fyrir samþættingu í rafeinda- og sjónkerfi.
„Að búa til bylgjur á mjög háum tíðnum er mjög krefjandi og það eru mjög fáar aðferðir sem geta myndað þær með einstökum mynstrum,“ útskýrði hún.„Við erum nú fær um að móta nákvæma tímabundna lögun terahertz-bylgna – til að segja í meginatriðum: 'Ég vil bylgjuform sem lítur svona út.'“
Til að ná þessu fram hannaði rannsóknarstofa Benea-Chelmus uppröðun rása flísarinnar, sem kallast bylgjuleiðarar, á þann hátt að hægt væri að nota smásæ loftnet til að senda út terahertzbylgjur sem myndast af ljósi frá ljósleiðara.
„Sú staðreynd að tækið okkar notar nú þegar staðlað ljósmerki er í raun kostur, því það þýðir að hægt er að nota þessar nýju flísar með hefðbundnum leysigeislum, sem virka mjög vel og eru mjög vel skildir.Það þýðir að tækið okkar er fjarskiptasamhæft,“ sagði Benea-Chelmus.Hún bætti við að smækkuð tæki sem senda og taka á móti merki á terahertz-sviðinu gætu gegnt lykilhlutverki í sjöttu kynslóð farsímakerfa (6G).
Í heimi ljósfræðinnar sér Benea-Chelmus sérstaka möguleika á smækkuðum litíumníóbatflögum í litrófs- og myndgreiningu.Auk þess að vera ójónandi eru terahertzbylgjur mun orkuminni en margar aðrar tegundir bylgna (eins og röntgengeislar) sem nú eru notaðar til að veita upplýsingar um samsetningu efnis – hvort sem það er bein eða olíumálverk.Fyrirferðarlítið, ekki eyðileggjandi tæki eins og litíumníóbatflís gæti því verið minna ífarandi valkostur við núverandi litrófstækni.
„Þú gætir hugsað þér að senda terahertz geislun í gegnum efni sem þú hefur áhuga á og greina það til að mæla svörun efnisins, allt eftir sameindabyggingu þess.Allt þetta úr tæki sem er minna en eldspýtuhaus,“ sagði hún.
Næst ætlar Benea-Chelmus að einbeita sér að því að fínstilla eiginleika bylgjuleiðara og loftneta flísarinnar til að búa til bylgjuform með meiri amplitudum og fínstilltri tíðni og hrörnunarhraða.Hún sér einnig möguleika á að terahertz tæknin sem þróuð var í rannsóknarstofu hennar nýtist vel fyrir skammtafræði.
„Það eru margar grundvallarspurningar sem þarf að takast á við;til dæmis höfum við áhuga á því hvort við getum notað slíkar flísar til að búa til nýjar tegundir skammtageislunar sem hægt er að vinna með á mjög stuttum tímamörkum.Slíkar bylgjur í skammtafræði er hægt að nota til að stjórna skammtafyrirbærum,“ sagði hún að lokum.
Birtingartími: 14-2-2023