Новый терагерцовый метаматериал: подробности

Терагерцовое излучение занимает отрезок в электромагнитном спектре между ИК и СВЧ-диапазонами. Сейчас уже производят различные устройства, способные генерировать и детектировать терагерцовое излучение, однако возможностей для управления этим излучением очень немного. Это затрудняет разработку многих перспективных приложений в электронике и фотонике.

В опубликованной в журнале Nature статье Ху Тон Чен (Hou-Tong Chen) и его коллеги из лаборатории в Лос-Аламосе из университетов в Бостоне и Санта-Барбаре описали принципы создания метаматериалов (искусственных материалов, свойства которых определяются структурой на микро- и наноуровне, а не составом вещества) для эффективного управления терагерцовым излучением.

Для создания устройства используют процесс нанесения решетки из золота - специально приготовленных структур метаматериала - на поверхность полупроводниковой подложки. Полученный материал обладает способностью модулировать интенсивность терагерцового излучения в пределах 50% от амплитуды при подаче напряжения на золотую решетку.

Этот показатель - лучший на сегодня, значительно превышающий эффективность существующих электрических модуляторов. Исследователи считают, что есть возможности дальнейшего улучшения эффективности этого метода модуляции.

Терагерцовое излучение, как и микроволны, может проникать через различные непроводящие материалы - бумагу, дерево, пластмассы, керамику. Способность просвечивать бумагу и картон можно использовать в системах контроля качества упакованных товаров. Очень перспективны применения в биологии и медицине, поскольку излучение не является ионизирующим, в отличие от рентгеновского, и поэтому не повреждает ДНК.

Зависимость поглощения от содержания воды дает возможность использовать терагерцовое излучение для различных систем медицинской диагностики и визуализации органов и тканей. Важным направлением является также применение терагерцовых волн в телекоммуникации, сообщается в пресс-релизе Национальной лаборатории в Лос-Аламосе.