Grafenovo pojačalo otključava skrivene frekvencije u elektromagnetskom spektru

Teraherc valovi (THz) sjede između mikrotalasa i infracrvenog svjetla u frekvencijskom spektru, ali zbog svoje male energije, naučnici nisu uspjeli iskoristiti njihov potencijal. Konfuzija je u naučnim krugovima poznata kao “jaz između teraherca”.

Mogućnost otkrivanja i pojačavanja THz talasa (T-zraka) otvorila bi novu eru medicinskih, komunikacijskih, satelitskih, kosmoloških i drugih tehnologija. Jedna velika primjena bila bi sigurna, nerazorna alternativa rendgenu. Međutim, do sada se pokazalo da je talasne dužine između 3 mm i 30 μm nemoguće iskoristiti zbog relativno slabih signala iz svih postojećih izvora.


Tim fizičara stvorio je novu vrstu optičkog tranzistora – radno THz pojačalo – koristeći grafen i super-provodnik visoke temperature. Fizika iza jednostavnog pojačala oslanja se na svojstva grafena, koji je transparentan i nije osjetljiv na svjetlost i čiji elektroni nemaju masu. Sastoji se od dva sloja grafena i superprevodnika koji zarobljavaju grafenske mase bez elektrona među njima poput sendviča.

Uređaj je tada povezan na izvor napajanja. Kad THz zračenje pogodi vanjski sloj grafena, zarobljene čestice unutar sebe se pričvršćuju na odlazeće valove, pojačavajući ih. Profesor Fedor Kusmartsev, sa odeljenja za fiziku iz Loughborouga, rekao je, “Dok THz svjetlost pada na sendvič, ona se odbija, kao ogledalo.”


„Glavna poanta je da će se svjetlost više reflektirati nego što je pala na uređaj. To djeluje zato što se vanjska energija napaja iz baterije ili svjetlosti koja udara u površinu od drugih, viših frekvencija elektromagnetskog spektra. THz fotoni se grafenom transformišu u mase bez elektrona, koji se zauzvrat pretvaraju u reflektirane, energizirane THz fotone. Zbog takve transformacije, THz fotoni uzimaju energiju iz grafena – ili iz baterije – a slabi THz signali se pojačavaju. ”

Proboj je objavljen u Physical Review Letters. Tim nastavlja s razvojem uređaja i nada se da će prototipovi uskoro biti spremni za testiranje. Profesor Kusmartsev rekao je da se nadaju da će radno pojačalo biti spremno za komercijalizaciju za otprilike godinu dana. Dodao je da bi takav uređaj uveliko poboljšao trenutnu tehnologiju i omogućio naučnicima da otkriju više o ljudskom mozgu.

Izvor: phys.org

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *