سیستم جدیدی از مواد برای تبدیل و تولید امواج تراهرتز ایجاد شده است – ScienceDaily

[ad_1]

در طیف الکترومغناطیسی ، نور تراهرتز بین اشعه مادون قرمز و مایکروویو قرار دارد. این پتانسیل عظیم برای فناوری فردا دارد: از جمله چیزهای دیگر ، می تواند 5G را به ارث برساند ، امکان ارتباطات سریع سریع تلفن همراه و شبکه های بی سیم را فراهم می کند. گلوگاه در انتقال از فرکانس های گیگاهرتز به تراهرتز ناشی از منابع و مبدل های ناکارآمد کافی است. یک تیم تحقیقاتی آلمانی-اسپانیایی با مشارکت هلمهولتز-زنتروم درسدن-روسندورف (HZDR) اکنون یک سیستم مادی برای تولید پالس های تراهرتز بسیار کارآمدتر از قبل ساخته است. این بر اساس گرافن است ، یعنی. ورق کربن فوق العاده نازک پوشیده شده با یک ساختار ورقه ای فلزی. گروه تحقیق نتایج خود را در ژورنال ارائه داد ACS نانو.

مدتی پیش ، تیمی از متخصصان که روی شتاب دهنده HZDR ELBE کار می کردند توانستند نشان دهند که گرافن می تواند به عنوان یک ضریب فرکانس عمل کند: وقتی کربن دو بعدی با پالس های نور در محدوده فرکانس تراه هرتز کم تابانده شود ، آنها به فرکانس های بالاتر تبدیل می شوند. . تا پیش از این ، مشکل این بود که برای تولید م suchثر چنین پالس های تراهرتز به سیگنال های ورودی بسیار قوی ، که به نوبه خود فقط توسط یک شتاب دهنده ذره در مقیاس کامل تولید می شوند ، نیاز بود. ژان-کریستف داینرت ، نویسنده ارشد مطالعه از انستیتوی فیزیک تابش در HZDR ، توضیح می دهد: “این برای برنامه های فنی آینده غیر عملی است.” “بنابراین ما به دنبال یک سیستم مادی بودیم که با خشونت بسیار کمتری ، یعنی با نیروی کمتری در میدان نیز کار کند.”

به همین منظور ، دانشمندان HZDR ، به همراه همکارانش از انستیتوی علوم نانو و فناوری نانو کاتالان (ICN2) ، انستیتوی علوم فوتونیک (ICFO) ، دانشگاه بیله فلد ، TU برلین و م Instituteسسه تحقیقات پلیمر مستقر در ماینتس ایده جدید: تبدیل فرکانس را می توان با پوشاندن گرافن با لاملهای طلای کوچک که خاصیت فریبنده ای دارند ، به طور قابل توجهی بهبود بخشید: “Klaas-Jan Tielroy ، هماهنگ کننده پروژه از” ICN2 “در نتیجه ، ما مزارع بسیار نیرومندی را بدست می آوریم که گرافن در بین لامه ها قرار می گیرد. این به ما امکان می دهد تا پالس های تراهرتز را بسیار کارآمد تولید کنیم.”

ضرب فرکانس با کمال تعجب موثر

برای آزمایش این ایده ، اعضای تیم ICN2 در بارسلونا نمونه هایی تولید کردند: ابتدا آنها یک لایه گرافن به یک حامل شیشه قرار دادند. در بالا ، آنها یک لایه عایق فوق العاده نازک آلومینا را بخار رسوب می دهند و به دنبال آن یک شبکه نوار طلا قرار می گیرد. نمونه ها سپس به مرکز تراهتز TELBE در درسدن-روزاندورف برده شدند ، در آنجا با پالس های نور در محدوده تراه هرتز (0.3 تا 0.7 THz) برخورد کردند. در طی این فرآیند ، متخصصان از ردیاب های ویژه ای برای تجزیه و تحلیل اینکه چگونه گرافن پوشیده شده با لاملهای طلا می تواند فرکانس تابش مورد نظر را چند برابر کند ، استفاده کردند.

سرگئی کووالف با خوشحالی گفت: “بسیار خوب کار می کند.” وی مسئول تسهیلات TELBE در HZDR است. “در مقایسه با گرافن خام ، سیگنالهای ورودی بسیار ضعیف تر برای تولید سیگنال چند برابر شده با فرکانس کافی بودند.” بیان شده در اعداد ، فقط یک دهم قدرت میدان مورد نیاز برای مشاهده ضرب فرکانس کافی بود. و در ولتاژ میدان کم از نظر فنی ، قدرت پالس های تراهرتز تبدیل شده به لطف سیستم مواد جدید بیش از هزار برابر است. هرچه لامه های فردی گسترده تر و مناطق گرافن در معرض دید کوچکتر باشد ، پدیده قویتر می شود. در ابتدا ، متخصصان موفق شدند سه فرکانس ورودی را سه برابر کنند. بعداً ، آنها حتی به اثرات بیشتری نیز دست می یابند – پنج برابر ، هفت برابر و حتی نه برابر در فرکانس ورودی.

سازگار با فناوری تراشه

این یک دیدگاه بسیار جالب ارائه می دهد ، زیرا تاکنون دانشمندان به دستگاه های پیچیده بزرگی مانند شتاب دهنده ها یا لیزرهای بزرگ برای تولید امواج تراهرتز نیاز داشته اند. با تشکر از مواد جدید ، ممکن است صرفاً با سیگنال های ورودی الکتریکی بتوان از یک گیگا هرتز به تراهتز پرش کرد ، یعنی. با تلاش بسیار کمتر. Dainert گفت: “فرامادها مبتنی بر گرافن ما کاملاً با فناوری نیمه هادی فعلی سازگار است.” “در اصل ، می توان آن را در تراشه های معمولی ادغام کرد.” او و تیمش عملی بودن روند جدید را اثبات کرده اند – اکنون اجرای آن در مجامع خاص امکان پذیر است.

برنامه های کاربردی بالقوه می توانند بسیار زیاد باشند: از آنجا که امواج تراهرتز فرکانس های بالاتری نسبت به ارتباطات سیار گیگا هرتزی دارند که امروزه استفاده می شوند ، می توان از آنها برای انتقال داده های بی سیم به میزان قابل توجهی استفاده کرد – 5G به 6G تبدیل می شود. اما دامنه تراهرتز در زمینه های دیگر نیز مورد توجه است ، از کنترل کیفیت در صنعت و اسکنرهای امنیتی فرودگاه گرفته تا طیف گسترده ای از کاربردهای علمی ، مانند تحقیقات مواد.

[ad_2]

منبع: unbox-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>