En teoretisk studie baserad på beräkningssimuleringar utförd av UPV/EHU:s Nano-bio Spectroscopy Research Group i samarbete med det japanska forskningscentret AIST har visat att intensiteten hos ultraviolett ljus som får passera genom ett grafen nanoband moduleras med en terahertz frekvens. Så vi ser öppnandet av ett nytt forskningsfält för att erhålla terahertzstrålning som har en mängd tillämpningar. Forskningen har publicerats i den prestigefyllda tidskriften Nanoskala .

UPV/EHU:s forskningsgrupp för nano-biospektroskopi ledd av Ángel Rubio, en UPV/EHU-professor vid institutionen för materialfysik och chef för Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter i Hamburg, har simulerat omvandlingen av ultraviolett ljus till strålning i terahertzområdet genom att föra det genom ett grafen nanoband, och har utvecklat en ny kompakt enhet utformad för att generera strålning av denna typ baserat på det upptäckta fenomenet. Forskningen, genomförd i samarbete med forskargruppen ledd av Yoshiyuki Miyamoto från National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) i Japan, har dykt upp i den prestigefyllda tidskriften Nanoskala , publicerad av Royal Society of Chemistry (Storbritannien).

Lågfrekvent terahertzstrålning har ett brett användningsområde, såsom karakterisering av molekyler, material, vävnader, etc. Emellertid, just nu är det svårt att tillverka små, effektiv, lågkostnadsenheter för att producera terahertzstrålning. Detta fenomen "utvidgar tillämpningsområdet för strålning av denna typ till många andra sfärer där den inte användes, " förklarade Ángel Rubio, "på grund av det faktum att man skulle behöva ta till mycket större strålningskällor."

Utgångspunkten för ett nytt forskningsfält

För att genomföra denna simulering, de använde grafen nano-band:remsor utskurna ur ark av grafen. De drog slutsatsen att UV-ljus som utövar en effekt på nanobandet avger en helt annan strålning (terahertz) vinkelrätt mot det infallande ljuset. Detta fenomen "öppnar möjligheten att generera strukturer som gör att frekvensområdet kan ändras med hjälp av olika nanostrukturer, " förklarade Prof Rubio. "Ett nytt forskningsfält håller på att öppnas upp."

Nu när förekomsten av fenomenet har visats, "det skulle vara nödvändigt att se om samma sak kan göras med en annan typ av ljuskälla, " förklarade Ángel Rubio. I forskningen använde de en högintensiv laserpekare så att simuleringen skulle bli korrekt, men det borde vara möjligt att använda "mer tillgängliga ljuskällor, " sa han. I framtiden, ett annat steg skulle vara "att använda en uppsättning nanostrukturer istället för en enda för att producera en verklig enhet."

UPV/EHU utvecklade idén och dess implementering i kod som simulerar processen på datorn, medan det japanska forskningscentret AIST gjorde de numeriska beräkningarna. Forskarna har använt nya simuleringstekniker av första principer - metoder där prediktiv kapacitet är mycket hög, med vilken ett materials beteende förutsägs utan att använda externa parametrar. "Simuleringsteknikerna har nått en punkt, sa Rubio, "där system som senare visar sig faktiskt beter sig på samma sätt experimentellt kan förutsägas."

Nano-biospektroskopigruppen leds av Ángel Rubio. Gruppens verksamhet fokuserar på teoretisk forskning och modellering av elektroniska och strukturella egenskaper hos kondenserad materia samt utveckling av nya teoretiska verktyg och datorkoder för att utforska den elektroniska responsen hos fasta ämnen och nanostrukturer vid hantering av externa elektromagnetiska fält.