Forskare från Ryssland och Storbritannien har utvecklat en antenn som kan hjälpa till att minska terahertzstrålningskällor ner till storleken på en fingertopp. Antennen är en "smörgås" av halvledarskikt i kombination med kvantpunkter. Forskarna visade att sådana antenner utgör grunden för ett nytt universellt system som kan både sända och ta emot terahertz -strålning. Kompakta enheter, som arbetar på terahertz -området, har tillämpningar inom medicin och biologi för tumörvisualisering och inom flygindustrin för höghastighetskommunikationssystem. Studien publicerades i Laser &fotonik recensioner .

Terahertz -intervallet ligger mellan infraröda och mikrovågsspektra. Terahertz -strålning kan tränga igenom levande vävnader, men till skillnad från röntgenstrålar, är inte joniserande och utgör ingen hälsorisk. Därför, läkare kan ha enorm nytta av kompakta terahertz -skannrar som kan få bilder av vävnader i levande organismer.

Forskare från Aston University och ITMO University använde kvantprickar för att utveckla en antenn som avsevärt kan minska storleken på terahertz -källor. Arbetet stöddes av forskare från University of Strathclyde och University of Sheffield, samt TeraVil Ltd -företaget och Center for Physical Sciences and Technology i Vilnius.

"Det var en teknisk utmaning, "säger studiens akademiska handledare Edik Rafailov, professor vid Aston Institute of Photonic Technologies och ledande forskningsassistent vid ITMO University. "Vi visade att kvantpunkter är ett bra alternativ för konventionella halvledare. Denna nya teknik ger oss en möjlighet att generera terahertz vid rumstemperatur. Och eventuellt göra terahertz -enheter kompakta och billiga."

I dag, terahertz -generationen förlitar sig på källor som innebär omvandling av infraröd laserstråle till terahertz. Transformationen utförs med invecklade system av vågledare, halvledarkristaller eller dioder. Sökandet efter alternativa sätt att generera och detektera terahertzvågor pågår fortfarande, men sådana anordningar förblir skrymmande, dyrt och fungerar endast vid låga temperaturer.

De nya antennerna gör det möjligt att inte bara använda terahertz -källor vid rumstemperatur, men också för att förminska dem. "Vi kan skapa mycket kompakta källor till terahertz -strålning stor som en fingertopp, "kommenterar ledande författare till tidningen Andrei Gorodetsky, forskare vid Institutionen för fotonik och optisk informationsteknik vid ITMO University och forskningsassistent vid Aston Institute of Photonic Technologies. "Med de nya antennerna, vi lyckades ta bort begränsningen i samband med det smala ljusspektrum som används av strömomvandlare. Detta ger oss en möjlighet att kombinera antennerna med kompakta infraröda lasrar. Dessutom, antennerna är 20 gånger mer motståndskraftiga mot skador än typiska halvledarenheter. Båda faktorerna tillåter oss att införliva antennen i lasern istället för att skilja den åt. "

Forskarna föreslår att deras resultat kan användas i höghastighetskommunikationssystem och även i kompakta terahertz-skannrar, vilket skulle ge dynamisk avbildning av djupa hudlager, embryoutveckling, hjärnans processer, och skanning av inre organ eller tumörer. Terahertz -strålning är inte skadlig, eftersom det inte sprids för mycket i biologiska vävnader. Som ett resultat, terahertz -system är mer informativa, känsliga och snabba jämfört med deras substitut från andra delar av elektromagnetiskt spektrum.