Помимо трудностей с его генерацией, терагерцовое излучение имеет множество потенциальных применений, особенно в медицине и безопасности. Поскольку это неионизирующая форма излучения, его обычно считают безопасным для использования на теле человека.
Например, он может различать ткани с разным содержанием воды или плотностью, что делает его потенциально ценным инструментом для выявления опухолей. Его также можно использовать для обнаружения взрывчатых веществ или скрытого оружия или для беспроводной передачи данных.Делая шаг к более широкому использованию терагерцового излучения, исследователи разработали новое устройство, которое может преобразовывать постоянное электрическое поле в настраиваемый источник терагерцового излучения. Их результаты опубликованы на этой неделе в Журнале прикладной физики от AIP Publishing.
Это устройство использует нестабильность колебаний проводящих электронов на поверхности устройства, явление, известное как поверхностный плазмонный резонанс. Чтобы устранить терагерцовый зазор, команда создала гибридный полупроводник: слой толстого проводящего материала в паре с двумя тонкими двумерными кристаллическими слоями из графена, силицена (графеноподобный материал, сделанный из кремния вместо углерода) или двумерный электронный газ. Когда через гибридный полупроводник пропускают постоянный ток, он создает плазмонную нестабильность с определенным волновым числом. Эта нестабильность вызывает испускание терагерцового излучения, которое можно использовать с помощью поверхностной решетки, разделяющей излучение.
Регулируя различные параметры, такие как плотность электронов проводимости в материале или напряженность постоянного электрического поля, можно настроить волновое число отсечки и, следовательно, частоту результирующего терагерцового излучения.«[Наша работа] демонстрирует новый подход к эффективному взаимодействию энергии от постоянного электрического поля до когерентного, мощного и электрически настраиваемого терагерцового излучения с использованием гибридных полупроводников», — сказал Андрей Юров, исследователь с двойным назначением в Университете Нью-Йорка.
Мексиканский центр высокотехнологичных материалов и Городской университет Нью-Йорка. «Кроме того, предлагаемый нами подход, основанный на гибридных полупроводниках, может быть обобщен для включения других новых двумерных материалов, таких как гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена и диселенид вольфрама».В других лабораториях созданы искусственные источники терагерцового излучения, но такая конструкция может обеспечить лучшие возможности получения изображений по сравнению с другими источниками. «Предлагаемые нами устройства могут сохранять терагерцовую частоту, как и другие терагерцовые источники, но с гораздо более короткой длиной волны для улучшенного пространственного разрешения при визуализации, а также с очень широким диапазоном настройки частоты от микроволн до терагерцовой волны», — сказал Юров.