Sistem material baru untuk mengubah dan menghasilkan gelombang terahertz dikembangkan – ScienceDaily

Sistem material baru untuk mengubah dan menghasilkan gelombang terahertz dikembangkan – ScienceDaily

[ad_1]

Pada spektrum elektromagnetik, cahaya terahertz terletak di antara radiasi infra merah dan gelombang mikro. Ini memiliki potensi besar untuk teknologi masa depan: Antara lain, mungkin menggantikan 5G dengan memungkinkan koneksi komunikasi seluler dan jaringan nirkabel yang sangat cepat. Hambatan dalam transisi dari frekuensi gigahertz ke terahertz disebabkan oleh sumber dan konverter yang tidak cukup efisien. Sebuah tim peneliti Jerman-Spanyol dengan partisipasi Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) kini telah mengembangkan sistem material untuk menghasilkan pulsa terahertz jauh lebih efektif daripada sebelumnya. Ini didasarkan pada graphene, yaitu lembaran karbon super tipis, dilapisi dengan struktur lamelar metalik. Kelompok peneliti mempresentasikan hasilnya di jurnal ACS Nano.

Beberapa waktu lalu, tim ahli yang mengerjakan akselerator HZDR ELBE mampu menunjukkan bahwa graphene dapat bertindak sebagai pengganda frekuensi: Ketika karbon dua dimensi diiradiasi dengan pulsa cahaya pada rentang frekuensi terahertz rendah, ini diubah menjadi lebih tinggi. frekuensi. Hingga saat ini, masalahnya adalah sinyal input yang sangat kuat, yang pada gilirannya hanya dapat diproduksi oleh akselerator partikel skala penuh, diperlukan untuk menghasilkan pulsa terahertz secara efisien. “Ini jelas tidak praktis untuk aplikasi teknis di masa mendatang,” jelas penulis utama studi Jan-Christoph Deinert dari Institute of Radiation Physics di HZDR. “Jadi, kami mencari sistem material yang juga bekerja dengan input kekerasan yang jauh lebih sedikit, yaitu dengan kekuatan medan yang lebih rendah.”

Untuk tujuan ini, para ilmuwan HZDR, bersama dengan rekan dari Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), Institute of Photonic Sciences (ICFO), University of Bielefeld, TU Berlin dan Max Planck Institute for Polymer Research yang berbasis di Mainz, muncul dengan ide baru: konversi frekuensi dapat ditingkatkan secara luar biasa dengan melapisi graphene dengan lamellae emas kecil, yang memiliki sifat menarik: “Mereka bertindak seperti antena yang secara signifikan memperkuat radiasi terahertz yang masuk dalam graphene,” jelas koordinator proyek Klaas- Jan Tielrooij dari ICN2. “Hasilnya, kami mendapatkan medan yang sangat kuat di mana graphene terpapar di antara lamellae. Ini memungkinkan kami untuk menghasilkan pulsa terahertz dengan sangat efisien.”

Penggandaan frekuensi yang sangat efektif

Untuk menguji gagasan tersebut, anggota tim dari ICN2 di Barcelona menghasilkan sampel: Pertama, mereka menerapkan satu lapisan graphene ke pembawa kaca. Di atas, mereka menguap dengan menguap lapisan isolasi aluminium oksida yang sangat tipis, diikuti oleh kisi-kisi strip emas. Sampel kemudian dibawa ke fasilitas terahertz TELBE di Dresden-Rossendorf, di mana mereka dipukul dengan pulsa cahaya dalam kisaran terahertz rendah (0,3 hingga 0,7 THz). Selama proses ini, para ahli menggunakan detektor khusus untuk menganalisis seberapa efektif graphene yang dilapisi dengan lamellae emas dapat menggandakan frekuensi insiden radiasi.

“Ini bekerja dengan sangat baik,” Sergey Kovalev dengan senang hati melaporkan. Dia bertanggung jawab atas fasilitas TELBE di HZDR. “Dibandingkan dengan graphene yang tidak diberi perlakuan, sinyal input yang jauh lebih lemah sudah cukup untuk menghasilkan sinyal yang dikalikan frekuensi.” Dinyatakan dalam angka, hanya sepersepuluh dari kekuatan medan yang awalnya diperlukan sudah cukup untuk mengamati perkalian frekuensi. Dan pada kekuatan medan rendah yang relevan secara teknologi, kekuatan pulsa terahertz yang dikonversi lebih dari seribu kali lebih kuat berkat sistem material baru. Semakin luas lamellae individu dan semakin kecil area graphene yang dibiarkan terbuka, semakin jelas fenomena tersebut. Awalnya, para ahli mampu melipatgandakan frekuensi yang masuk. Kemudian, mereka mencapai efek yang lebih besar – lima kali lipat, tujuh kali lipat, dan bahkan sembilan kali lipat peningkatan frekuensi input.

Kompatibel dengan teknologi chip

Hal ini menawarkan prospek yang sangat menarik, karena hingga saat ini para ilmuwan membutuhkan perangkat yang besar dan kompleks seperti akselerator atau laser yang besar untuk menghasilkan gelombang terahertz. Berkat material baru, dimungkinkan juga untuk mencapai lompatan dari gigahertz ke terahertz murni dengan sinyal input listrik, yaitu dengan lebih sedikit usaha. “Metamaterial berbasis graphene kami akan sangat kompatibel dengan teknologi semikonduktor saat ini,” Deinert menekankan. “Pada prinsipnya, ini bisa diintegrasikan ke dalam chip biasa.” Dia dan timnya telah membuktikan kelayakan proses baru tersebut – sekarang penerapan di majelis tertentu dapat dilakukan.

Aplikasi potensial bisa sangat luas: Karena gelombang terahertz memiliki frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi komunikasi seluler gigahertz yang digunakan saat ini, mereka dapat digunakan untuk mengirimkan lebih banyak data nirkabel secara signifikan – 5G akan menjadi 6G. Tetapi kisaran terahertz juga menarik untuk bidang lain – dari kendali mutu dalam industri dan pemindai keamanan di bandara hingga berbagai aplikasi ilmiah dalam penelitian material, misalnya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen