En flexibel detektor för terahertz-frekvenser (1000 gigahertz) har utvecklats av Chalmers-forskare som använder grafentransistorer på plastsubstrat. Det är den första i sitt slag, och kan utöka användningen av terahertz-teknik till applikationer som kräver flexibel elektronik, som trådlösa sensornätverk och bärbar teknik. Resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften Bokstäver i tillämpad fysik .

Terahertzstrålning har ett brett användningsområde och kan förekomma inom allt från radioastronomi till medicin. Termen hänvisar till de elektromagnetiska vågorna vars frekvenser sträcker sig från 100 gigahertz till 10 terahertz. Efterfrågan på högre bandbredd inom trådlös kommunikation och avbildning för säkerhetsapplikationer har lett till intensifierad forskning om system och komponenter avsedda för terahertzfrekvenser.

En utmaning har länge varit att möjliggöra låg vikt och billiga applikationer. Dock, framsteg inom polymerteknologi har främjat utvecklingen av flexibel elektronik och möjliggjort produktion av högfrekventa enheter på flexibla substrat.

Nu, Chalmers forskare Xinxin Yang, Andrei Vorobiev, Andrey Generalov, Michael A. Andersson och Jan Stake har utvecklat den första mekaniskt flexibla och grafenbaserade terahertzdetektorn i sitt slag. Således, banar väg för flexibel terahertz-elektronik.

Detektorn har unika egenskaper. Vid rumstemperatur, den känner av signaler i frekvensområdet 330 till 500 gigahertz. Den är genomskinlig och flexibel, och öppnar för en mängd olika applikationer. Tekniken kan användas för avbildning i terahertzområdet (THz-kamera), men också för att identifiera olika ämnen (sensor). Det kan också vara till potentiell nytta inom hälso- och sjukvården, där terahertzvågor kan användas för att upptäcka cancer. Andra områden där detektorn skulle kunna användas är bildsensorer för fordon eller för trådlös kommunikation.

De unika elektroniska egenskaperna hos grafen, i kombination med dess flexibla karaktär, gör det till ett lovande material att integrera i plast och tyg, något som kommer att bli viktiga byggstenar i en framtida sammankopplad värld. Grafenelektronik möjliggör nya applikationer för, bland annat, vardagliga föremål, som vanligtvis kallas för sakernas internet.

Detektorn visar grafens konkreta möjligheter, ett material som leder elektrisk ström extremt bra. Det är en egenskap som gör grafen till en attraktiv byggsten inom snabb elektronik. Chalmersforskarnas arbete är därför ett viktigt steg framåt för grafen i terahertzområdet, och ett genombrott för högpresterande och billig flexibel terahertz-teknik.

Detektorn uppmärksammades vid EU:s digitala toppmöte i Tallinn nyligen, där flera viktiga tekniska innovationer möjliggjordes av grafen och relaterade material visades. På toppen, EU:s stats- och regeringschefer samlades för att diskutera digital innovation och Europas digitala framtid. Flaggskeppsfokus var att visa vilken roll grafen kan spela.