Studiuesit kanë zhvilluar një çip jashtëzakonisht të hollë me një qark fotonik të integruar që mund të përdoret për të shfrytëzuar të ashtuquajturin boshllëk teraherc - që shtrihet midis 0.3-30 THz në spektrin elektromagnetik - për spektroskopi dhe imazhe.
Ky boshllëk është aktualisht një lloj zone e vdekur teknologjike, që përshkruan frekuenca që janë shumë të shpejta për pajisjet elektronike dhe të telekomunikacionit të sotëm, por shumë të ngadalta për aplikimet e optikës dhe imazherisë.
Megjithatë, çipi i ri i shkencëtarëve tani i lejon ata të prodhojnë valë teraherc me frekuencë, gjatësi vale, amplitudë dhe fazë të përshtatura. Një kontroll i tillë i saktë mund të mundësojë që rrezatimi teraherc të shfrytëzohet për aplikime të gjeneratës së ardhshme si në sferën elektronike ashtu edhe në atë optike.
Puna, e kryer midis EPFL, ETH Zurich dhe Universitetit të Harvardit, është botuar nëKomunikimet e Natyrës.
Cristina Benea-Chelmus, e cila udhëhoqi kërkimin në Laboratorin e Fotonikës Hibride (HYLAB) në Shkollën e Inxhinierisë të EPFL-së, shpjegoi se ndërsa valët teraherc janë prodhuar në një mjedis laboratorik më parë, qasjet e mëparshme janë mbështetur kryesisht në kristale masive për të gjeneruar frekuencat e duhura. Në vend të kësaj, përdorimi i qarkut fotonik në laboratorin e saj, i bërë nga niobati i litiumit dhe i gdhendur imët në shkallën nanometrike nga bashkëpunëtorët në Universitetin e Harvardit, e bën një qasje shumë më të efektshme. Përdorimi i një substrati silikoni e bën gjithashtu pajisjen të përshtatshme për integrimin në sistemet elektronike dhe optike.
“Gjenerimi i valëve në frekuenca shumë të larta është jashtëzakonisht sfidues dhe ka shumë pak teknika që mund t’i gjenerojnë ato me modele unike”, shpjegoi ajo. “Tani jemi në gjendje të projektojmë formën e saktë kohore të valëve teraherc – për të thënë në thelb, ‘Dua një formë vale që duket kështu’.”
Për ta arritur këtë, laboratori i Benea-Chelmus projektoi rregullimin e kanaleve të çipit, të quajtur valëudhëzues, në një mënyrë të tillë që antenat mikroskopike të mund të përdoren për të transmetuar valë teraherc të gjeneruara nga drita nga fibrat optike.
“Fakti që pajisja jonë tashmë përdor një sinjal optik standard është me të vërtetë një avantazh, sepse do të thotë që këto çipa të rinj mund të përdoren me lazerë tradicionalë, të cilët funksionojnë shumë mirë dhe kuptohen shumë mirë. Do të thotë që pajisja jonë është e pajtueshme me telekomunikacionin”, theksoi Benea-Chelmus. Ajo shtoi se pajisjet e miniaturizuara që dërgojnë dhe marrin sinjale në diapazonin teraherc mund të luajnë një rol kyç në sistemet mobile të gjeneratës së gjashtë (6G).
Në botën e optikës, Benea-Chelmus sheh potencial të veçantë për çipat e miniaturizuara të niobatit të litiumit në spektroskopi dhe imazhe. Përveçse nuk janë jonizuese, valët teraherc kanë energji shumë më të ulët se shumë lloje të tjera valësh (siç janë rrezet X) që përdoren aktualisht për të dhënë informacion në lidhje me përbërjen e një materiali - qoftë një kockë apo një pikturë me vaj. Një pajisje kompakte dhe jo-shkatërruese si çipi i niobatit të litiumit mund të ofrojë një alternativë më pak invazive ndaj teknikave aktuale spektrografike.
“Mund ta imagjinoni dërgimin e rrezatimit teraherc përmes një materiali që ju intereson dhe analizimin e tij për të matur përgjigjen e materialit, varësisht nga struktura e tij molekulare. E gjithë kjo nga një pajisje më e vogël se një kokë shkrepëseje”, tha ajo.
Më pas, Benea-Chelmus planifikon të përqendrohet në përmirësimin e vetive të valëpërçuesve dhe antenave të çipit për të projektuar forma vale me amplituda më të mëdha, dhe frekuenca dhe shkallë zbërthimi më të akorduara imët. Ajo gjithashtu sheh potencialin që teknologjia teraherc e zhvilluar në laboratorin e saj të jetë e dobishme për aplikimet kuantike.
“Ka shumë pyetje themelore për t'u adresuar; për shembull, ne jemi të interesuar nëse mund të përdorim çipa të tillë për të gjeneruar lloje të reja të rrezatimit kuantik që mund të manipulohen në afate kohore jashtëzakonisht të shkurtra. Valë të tilla në shkencën kuantike mund të përdoren për të kontrolluar objektet kuantike”, përfundoi ajo.
Koha e postimit: 14 shkurt 2023
