Fuerscher hunn en extrem dënnen Chip mat engem integréierte photonesche Circuit entwéckelt, deen déi sougenannt Terahertz-Lück – déi tëscht 0,3 an 30 THz am elektromagnetesche Spektrum läit – fir Spektroskopie an Bildgebung ausnotze kéint.
Dës Lück ass de Moment eng Zort technologesch Doudezon, a beschreift Frequenzen, déi fir déi haiteg Elektronik- an Telekommunikatiounsapparater ze séier sinn, awer ze lues fir Optik- an Imaging-Uwendungen.
Mä den neie Chip vun de Wëssenschaftler erméiglecht et hinnen elo, Terahertz-Wellen mat enger individueller Frequenz, Wellelängt, Amplitude a Phas ze produzéieren. Sou eng präzis Kontroll kéint et erméiglechen, d'Terahertz-Stralung fir Uwendungen vun der nächster Generatioun souwuel am elektroneschen wéi och am optesche Beräich ze notzen.
D'Aarbecht, déi tëscht der EPFL, der ETH Zürich an der Universitéit Harvard duerchgefouert gouf, gouf publizéiert anNaturkommunikatioun.
D'Cristina Benea-Chelmus, déi d'Fuerschung am Laboratoire fir Hybrid Photonik (HYLAB) vun der EPFL School of Engineering geleet huet, huet erkläert, datt, obwuel Terahertz-Wellen schonn an engem Laboratoire produzéiert goufen, fréier Approchen haaptsächlech op Bulkkristaller baséiert hunn, fir déi richteg Frequenzen ze generéieren. Amplaz mécht d'Benotzung vun der photonescher Schaltung an hirem Laboratoire, déi aus Lithiumniobat hiergestallt a vu Mataarbechter vun der Harvard University op Nanometerniveau fein geätzt ass, eng vill méi rationaliséiert Approche. D'Benotzung vun engem Siliziumsubstrat mécht den Apparat och gëeegent fir d'Integratioun an elektronesch an optesch Systemer.
„D'Generéiere vu Wellen op ganz héije Frequenzen ass extrem usprochsvoll, an et gëtt ganz wéineg Techniken, déi se mat eenzegaartege Mustere generéiere kënnen“, erkläert si. „Mir kënnen elo déi exakt zäitlech Form vun Terahertz-Wellen manipuléieren – am Fong ze soen: 'Ech wëll eng Welleform, déi sou ausgesäit.'“
Fir dëst Zil z'erreechen, huet de Laboratoire vun der Benea-Chelmus d'Anordnung vu Kanäl, déi Wellenleiter genannt ginn, sou entworf, datt mikroskopesch Antennen benotzt konnte ginn, fir Terahertz-Wellen ze senden, déi duerch Liicht vun optesche Faseren generéiert ginn.
„D'Tatsaach, datt eisen Apparat scho mat engem Standard-optesche Signal funktionéiert, ass wierklech e Virdeel, well dat bedeit, datt dës nei Chips mat traditionelle Laseren benotzt kënne ginn, déi ganz gutt funktionéieren a ganz gutt verstane sinn. Dat heescht, eisen Apparat ass Telekommunikatiounskompatibel“, huet d'Benea-Chelmus betount. Si huet dobäi gesot, datt miniaturiséiert Apparater, déi Signaler am Terahertz-Beräich schécken an empfänken, eng Schlësselroll a Mobilsystemer vun der sechster Generatioun (6G) kéinte spillen.
An der Welt vun der Optik gesäit Benea-Chelmus e besonnescht Potenzial fir miniaturiséiert Lithiumniobat-Chips an der Spektroskopie an der Bildgebung. Nieft der Net-ioniséierender Funktioun hunn Terahertz-Wellen eng vill méi niddreg Energie wéi vill aner Aarte vu Wellen (wéi Röntgenstrahlen), déi de Moment benotzt gi fir Informatiounen iwwer d'Zesummesetzung vun engem Material ze liwweren - egal ob et sech ëm e Knach oder en Uelegmolerei handelt. En kompakten, net-destruktiven Apparat wéi de Lithiumniobat-Chip kéint dofir eng manner invasiv Alternativ zu den aktuellen spektrographeschen Techniken ubidden.
„Dir kënnt Iech virstellen, Terahertz-Stralung duerch e Material ze schécken, un deem Dir interesséiert sidd, an et ze analyséieren, fir d'Reaktioun vum Material ze moossen, ofhängeg vu senger molekularer Struktur. All dat vun engem Apparat aus, dee méi kleng ass wéi e Streichholzkapp“, sot si.
Als nächst plangt d'Benea-Chelmus sech op d'Upassung vun den Eegeschafte vun de Wellenleiter an Antennen vum Chip ze konzentréieren, fir Welleforme mat gréisseren Amplituden a méi fein ofgestëmmte Frequenzen an Zerfallsraten ze kreéieren. Si gesäit och Potenzial fir d'Terahertz-Technologie, déi an hirem Laboratoire entwéckelt gouf, fir Quanteapplikatiounen nëtzlech ze sinn.
„Et gi vill fundamental Froen, déi mir musse beäntweren; zum Beispill interesséiere mir eis dofir, ob mir sou Chips benotze kënnen, fir nei Aarte vu Quantestralung ze generéieren, déi a ganz kuerzen Zäitskalaen manipuléiert kënne ginn. Sou Wellen an der Quantewëssenschaft kënnen agesat ginn, fir Quanteobjekter ze kontrolléieren“, huet si ofgeschloss.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 14. Februar 2023
