19:03 2022-05-23
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Un pas mai aproape de a face tehnologia terahertz utilizabilă în lumea reală
_ Un pas mai aproape de a face tehnologia terahertz utilizabilă în lumea reală
Cercetătorii au descoperit în sistemele conductoare bidimensionale un nou efect care promite o performanță îmbunătățită a detectorilor de teraherți.
O echipă de oameni de știință de la Universitatea Laboratorul Cavendish, împreună cu colegii de la Universitățile din Augsburg (Germania) și Lancaster, au descoperit un nou efect fizic atunci când sistemele de electroni bidimensionale sunt expuse la unde terahertzi.
În primul rând, ce sunt undele terahertzi. ? „Comunicăm utilizând telefoane mobile care transmit radiații cu microunde și folosim camere cu infraroșu pentru vederea pe timp de noapte. Terahertz este tipul de radiație electromagnetică care se află între radiația cu microunde și radiația infraroșie”, explică prof. David Ritchie, șeful Grupului de fizică a semiconductorilor la Laboratorul Cavendish de la Universitatea din Cambridge, "dar, în acest moment, există o lipsă de surse și detectoare de acest tip de radiații care ar fi ieftine, eficiente și ușor de utilizat. Acest lucru împiedică utilizarea pe scară largă a tehnologiei teraherți."< /p>
Cercetătorii din grupul Fizica semiconductoarelor, împreună cu cercetătorii din Pisa și Torino din Italia, au fost primii care au demonstrat, în 2002, funcționarea unui laser la frecvențe teraherți, un laser cu cascadă cuantică. De atunci, grupul a continuat să cerceteze fizica și tehnologia teraherți și în prezent investighează și dezvoltă dispozitive funcționale în teraherți care încorporează metamateriale pentru a forma modulatori, precum și noi tipuri de detectoare.
Dacă s-ar rezolva lipsa dispozitivelor utilizabile, radiația terahertz ar putea avea multe aplicații utile în securitate, știința materialelor, comunicații și medicină. De exemplu, undele terahertzi permit imagistica țesutului canceros care nu a putut fi văzut cu ochiul liber. Ele pot fi folosite în noile generații de scanere de aeroport sigure și rapide, care fac posibilă distingerea medicamentelor de drogurile ilegale și explozivi și ar putea fi utilizate pentru a permite comunicații fără fir și mai rapide, dincolo de stadiul tehnicii.
Deci, despre ce este recenta descoperire? „Dezvoltam un nou tip de detector de teraherți”, spune dr. Wladislaw Michailow, Junior Research Fellow la Trinity College Cambridge, „dar când i-am măsurat performanța, s-a dovedit că a arătat un semnal mult mai puternic decât ar fi trebuit teoretic de așteptat. am venit cu o nouă explicație.”
Această explicație, după cum spun oamenii de știință, constă în modul în care lumina interacționează cu materia. La frecvențe înalte, materia absoarbe lumina sub formă de particule individuale - fotoni. Această interpretare, propusă pentru prima dată de Einstein, a stat la baza mecanicii cuantice și a explicat efectul fotoelectric. Această fotoexcitație cuantică este modul în care lumina este detectată de camerele de pe smartphone-urile noastre; este, de asemenea, ceea ce generează electricitate din lumină în celulele solare.
Binecunoscutul efect fotoelectric constă în eliberarea de electroni dintr-un material conducător — un metal sau un semiconductor — de către fotonii incidenti. În cazul tridimensional, electronii pot fi expulzați în vid de fotoni în domeniul ultraviolet sau cu raze X, sau eliberați într-un dielectric în intervalul infraroșu mediu până la vizibil. Noutatea constă în descoperirea unui proces de fotoexcitare cuantică în intervalul terahertzi, similar efectului fotoelectric. „Faptul că astfel de efecte pot exista în gazele de electroni bidimensionale extrem de conductoare, la frecvențe mult mai mici, nu a fost înțeles până acum”, explică Wladislaw, primul autor al studiului, „dar am reușit să dovedim acest lucru experimental”. Teoria cantitativă a efectului a fost dezvoltată de un coleg de la Universitatea din Augsburg, Germania, iar echipa internațională de cercetători și-a publicat concluziile în revista Science Advances.
Cercetătorii au numit fenomenul în consecință, un „efect fotoelectric în plan”. În lucrarea corespunzătoare, oamenii de știință descriu mai multe beneficii ale exploatării acestui efect pentru detectarea teraherți. În special, magnitudinea fotorăspunsului care este generată de radiația incidentă terahertz prin „efectul fotoelectric în plan” este mult mai mare decât se aștepta de la alte mecanisme despre care se știe până acum că dau naștere unui fotorăspuns terahertz. Astfel, oamenii de știință se așteaptă ca acest efect să permită fabricarea de detectoare de teraherți cu o sensibilitate substanțial mai mare.
„Acest lucru ne aduce cu un pas mai aproape de a face tehnologia teraherți utilizabilă în lumea reală”, conchide prof. Ritchie.
p>
Comentarii:
Adauga Comentariu