Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã phát triển một bộ tách sóng quang kích hoạt graphene mới, hoạt động ở nhiệt độ phòng, rất nhạy, rất nhanh, có dải động rộng và bao phủ dải tần số THz rộng.
Các nhà khoa học đã phát triển một bộ tách sóng quang kích hoạt graphene mới, hoạt động ở nhiệt độ phòng, rất nhạy, rất nhanh, có dải động rộng và bao phủ dải tần số THz rộng.
Phát hiện ánh sáng terahertz (THz) cực kỳ hữu ích vì hai lý do chính:
Đầu tiên, công nghệ THz đang trở thành một yếu tố chính trong các ứng dụng liên quan đến bảo mật (như máy quét sân bay), giao tiếp dữ liệu không dây và kiểm soát chất lượng, chỉ đề cập đến một số ít. Tuy nhiên, các máy dò THz hiện tại đã cho thấy những hạn chế mạnh mẽ về việc đáp ứng đồng thời các yêu cầu về độ nhạy, tốc độ, phạm vi quang phổ, có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng, v.v.
Thứ hai, đây là một loại bức xạ rất an toàn do các photon năng lượng thấp của nó, với năng lượng ít hơn hàng trăm lần so với các photon trong dải ánh sáng khả kiến.
Nhiều ứng dụng dựa trên graphene dự kiến sẽ xuất hiện từ việc sử dụng làm vật liệu để phát hiện ánh sáng. Graphene có đặc thù là không có bandgap, so với các vật liệu tiêu chuẩn được sử dụng cho quá trình quang dẫn, chẳng hạn như silicon. Bandgap trong silicon làm cho ánh sáng tới có bước sóng dài hơn một micron không được hấp thụ và do đó không được phát hiện. Ngược lại, đối với graphene, thậm chí ánh sáng terahertz có bước sóng hàng trăm micron có thể được hấp thụ và phát hiện. Trong khi các máy dò THz dựa trên graphene cho thấy kết quả đầy hứa hẹn cho đến nay, không có máy dò nào cho đến nay có thể đánh bại các máy dò có sẵn trên thị trường về tốc độ và độ nhạy.
Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà nghiên cứu của ICFO Sebastian Castilla và Tiến sĩ Bernat Terre, dẫn đầu bởi ICREA Giáo sư tại ICFO Frank Koppens và cựu nhà khoa học ICFO, Tiến sĩ Klaas-Jan Tielrooij (hiện là Trưởng nhóm Junior tại ICN2), hợp tác với các nhà khoa học từ CIC NanoGUNE, NEST (CNR), Đại học Nam Kinh, Trung tâm Vật lý Quốc tế Donostia, Đại học Ioannina và Viện Khoa học Vật liệu Quốc gia, đã có thể vượt qua những thách thức này. Họ đã phát triển một bộ tách sóng quang kích hoạt graphene mới, hoạt động ở nhiệt độ phòng và có độ nhạy cao, rất nhanh, có dải động rộng và bao phủ dải tần số THz rộng.
Trong thí nghiệm của họ, các nhà khoa học đã có thể tối ưu hóa cơ chế phản ứng ánh sáng của bộ tách sóng quang THz bằng cách sử dụng phương pháp sau. Họ đã tích hợp một ăng-ten lưỡng cực vào máy dò để tập trung ánh sáng THz xung quanh vùng khe ăng-ten. Bằng cách chế tạo một khe ăng ten rất nhỏ (100nm, nhỏ hơn khoảng một nghìn lần so với độ dày của sợi tóc), họ có thể thu được nồng độ ánh sáng tới của sự cố THz trong vùng quang hóa của kênh graphene. Họ quan sát thấy rằng ánh sáng được hấp thụ bởi graphene tạo ra các chất mang nóng tại một điểm nối pn trong graphene; sau đó, các hệ số Seebeck không đồng đều ở vùng p và n tạo ra điện áp cục bộ và dòng điện qua thiết bị tạo ra một phản ứng phát quang rất lớn và do đó, dẫn đến máy dò phản ứng tốc độ cao, độ nhạy rất cao,
Kết quả của nghiên cứu này mở ra một con đường hướng tới sự phát triển một hệ thống camera giá rẻ hoàn toàn kỹ thuật số. Điều này có thể rẻ như máy ảnh bên trong điện thoại thông minh, vì một máy dò như vậy đã được chứng minh là có mức tiêu thụ năng lượng rất thấp và hoàn toàn tương thích với công nghệ CMOS.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi ICFO-Viện Khoa học Quang tử . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :