I åratal, forskare har avfärdat terahertz -strålning. Varför? Det fanns få sätt att kontrollera denna synfält, nonjoniserande strålning. Dock, de såg dess potential. Till exempel, den kan användas för kort räckvidd, kommunikation med hög bandbredd för små medicinska och miljömässiga sensorer. Nu, forskare har utvecklat ett sätt att magnetiskt styra terahertzstrålar med hjälp av specialdesignade nanopartiklar. Genom att styra styrkan och riktningen för det applicerade magnetfältet, nanopartiklarna stämde dynamiskt en terahertzstråles fas och amplitud.

Denna studie visar potentialen för konstruerade nanopartiklar att magnetiskt styra terahertzstrålar. Att styra amplituden och fasen för strålarna på nanoskala erbjuder en rad olika möjligheter. Till exempel, nanopartiklarna kan möjliggöra små, högfrekventa transistorer. Partiklarna kan också hjälpa till att skapa trådlösa nätverk som låter nanoroboter arbeta tillsammans.

Terahertz spektralfönster (100 gigahertz till 10 terahertz) lockar uppmärksamhet för sin potentiella användning i submillimetervågskommunikations- och avkänningssystem. Även om det fortfarande finns mycket att lära om detta spektralband, nanostrukturer kommer sannolikt att spela en betydande roll i utvecklingen av framtida terahertz-system för verkliga applikationer. Med hjälp av avancerade elektroniska material som samtidigt har både magnetism och ferroelektricitet, forskare från University of Texas i San Antonio och Center for Integrated Nanotechnologies visade magnetisk kontroll av en terahertz -stråle.

Teamet använde en hydrotermisk metod för att syntetisera nanopartiklar som består av en ferromagnetisk kärna (koboltferrit) och ett ferroelektriskt skal (bariumtitanat). Monteringar av dessa nanopartiklar drevs sedan under påverkan av ett yttre magnetfält och vid en låg temperatur. Teamet varierade om de applicerade magnetfältet parallellt eller antiparallellt i riktningen av en terahertzstråle.

De observerade olika effekter för de två magnetfältorienteringarna. När den appliceras antiparallell på terahertz -strålen, nanopartikelaggregatet modulerade amplituden hos den överförda terahertzstrålen. När den appliceras parallellt, nanopartikelaggregatet modulerade fasen av terahertz -strålen. Dessa effekter beror på de olika typerna av magnetisk och elektrisk koppling som uppstår mellan nanopartiklarnas ferromagnetiska kärna och ferroelektriska skal.

Denna forskning avslöjar ett spännande nytt tillvägagångssätt för dynamisk kontroll av terahertzvågutbredning med hjälp av nanopartiklar. Det visar en terahertz-lägesomkopplare där modulationsläget-amplitud eller fas-kan växlas dynamiskt genom att ändra riktningen för det applicerade externa magnetfältet.