Cientistas da Rússia e do Reino Unido desenvolveram uma antena que pode ajudar a reduzir as fontes de radiação terahertz até o tamanho da ponta de um dedo. A antena é um "sanduíche" de camadas semicondutoras combinadas com pontos quânticos. Os cientistas demonstraram que essas antenas fornecem a base para um novo sistema universal capaz de transmitir e receber radiação terahertz. Dispositivos compactos, operando na faixa de terahertz, tem aplicações em medicina e biologia para visualização de tumor e na indústria aeroespacial para sistemas de comunicação de alta velocidade. O estudo foi publicado em Resenhas de laser e fotônica .

A faixa de terahertz situa-se entre os espectros infravermelho e de microondas. A radiação Terahertz pode penetrar em tecidos vivos, mas ao contrário de raios-X, não é ionizante e não apresenta perigo para a saúde. Portanto, os médicos poderiam se beneficiar imensamente com scanners compactos de terahertz que podem obter imagens de tecidos em organismos vivos.

Pesquisadores da Aston University e da ITMO University usaram pontos quânticos para desenvolver uma antena que pode reduzir significativamente o tamanho das fontes terahertz. O trabalho foi apoiado por cientistas da University of Strathclyde e da University of Sheffield, bem como a empresa TeraVil Ltd e o Centro de Ciências Físicas e Tecnologia em Vilnius.

“Foi um desafio tecnológico, "diz o supervisor acadêmico do estudo Edik Rafailov, professor do Aston Institute of Photonic Technologies e associado de pesquisa líder da ITMO University. "Demonstramos que os pontos quânticos são uma boa alternativa para semicondutores convencionais. Essa nova tecnologia nos dá a oportunidade de gerar terahertz em temperatura ambiente. E, potencialmente, tornar os dispositivos de terahertz compactos e baratos."

Hoje, a geração de terahertz depende de fontes que envolvem a conversão do feixe de laser infravermelho em terahertz. A transformação é realizada com sistemas intrincados de guias de ondas, cristais semicondutores ou diodos. A busca por formas alternativas de geração e detecção de ondas terahertz ainda está em andamento, mas esses dispositivos permanecem volumosos, caro e opera apenas em baixas temperaturas.

As novas antenas possibilitam não só o uso de fontes terahertz em temperatura ambiente, mas também para miniaturizá-los. "Somos capazes de criar fontes muito compactas de radiação terahertz do tamanho da ponta de um dedo, "comenta o autor principal do artigo Andrei Gorodetsky, pesquisador do Departamento de Fotônica e Tecnologia da Informação Ótica da ITMO University e pesquisador associado do Aston Institute of Photonic Technologies. “Com as novas antenas, conseguimos remover a limitação associada ao estreito espectro de luz que é usado pelos convertidos atuais. Isso nos dá a oportunidade de combinar as antenas com lasers infravermelhos compactos. Adicionalmente, as antenas são 20 vezes mais resistentes a danos do que os dispositivos semicondutores típicos. Ambos os fatores nos permitem incorporar a antena ao laser em vez de separá-la. "

Os pesquisadores sugerem que suas descobertas podem ser usadas em sistemas de comunicação de alta velocidade e também em scanners compactos de terahertz, que daria imagens dinâmicas de camadas profundas da pele, desenvolvimento embrionário, processos cerebrais, e varredura de órgãos internos ou tumores. A radiação Terahertz não é prejudicial, pois não se espalha muito nos tecidos biológicos. Como resultado, os sistemas terahertz são mais informativos, sensível e rápido em comparação com seus substitutos de outras partes do espectro eletromagnético.