Por anos, os cientistas rejeitaram a radiação terahertz. Porque? Havia poucas maneiras de controlar essa linha de visão, radiação não ionizante. Contudo, eles viram seu potencial. Por exemplo, pode ser usado para curto alcance, comunicações de alta largura de banda para minúsculos sensores médicos e ambientais. Agora, pesquisadores desenvolveram uma maneira de controlar magneticamente feixes de terahertz usando nanopartículas especialmente projetadas. Ao controlar a força e a direção do campo magnético aplicado, as nanopartículas sintonizaram dinamicamente a fase e a amplitude de um feixe de terahertz.

Este estudo mostra o potencial de nanopartículas projetadas para controlar magneticamente feixes de terahertz. Controlar a amplitude e a fase dos feixes em nanoescala oferece uma gama de possibilidades. Por exemplo, as nanopartículas podem permitir minúsculos, transistores de alta frequência. As partículas também podem ajudar a criar redes sem fio que permitem que os nanorrobôs trabalhem juntos.

A janela espectral de terahertz (100 gigahertz a 10 terahertz) está atraindo a atenção por seu uso potencial em sistemas de comunicação e detecção de ondas submilimétricas. Embora ainda haja muito a ser aprendido sobre essa banda espectral, nanoestruturas provavelmente desempenharão um papel significativo no desenvolvimento de futuros sistemas terahertz para aplicações do mundo real. Usando materiais eletrônicos avançados que possuem simultaneamente magnetismo e ferroeletricidade, pesquisadores da Universidade do Texas em San Antonio e do Center for Integrated Nanotechnologies demonstraram o controle magnético de um feixe de terahertz.

A equipe usou um método hidrotérmico para sintetizar nanopartículas compostas por um núcleo ferromagnético (ferrita de cobalto) e uma casca ferroelétrica (titanato de bário). Conjuntos dessas nanopartículas foram então operados sob a influência de um campo magnético externo e em baixa temperatura. A equipe variou se eles aplicaram o campo magnético paralelo ou antiparalelo à direção de um feixe terahertz.

Eles observaram efeitos diferentes para as duas orientações do campo magnético. Quando aplicado antiparalelo ao feixe terahertz, o conjunto de nanopartículas modulou a amplitude do feixe terahertz transmitido. Quando aplicado em paralelo, o conjunto de nanopartículas modulou a fase do feixe de terahertz. Esses efeitos se devem aos diferentes tipos de acoplamento magnético e elétrico que ocorrem entre o núcleo ferromagnético e a camada ferroelétrica das nanopartículas.

Esta pesquisa revela uma nova abordagem interessante para o controle dinâmico da propagação de ondas terahertz por meio de nanopartículas. Ele demonstra uma chave de modo terahertz em que o modo de modulação - amplitude ou fase - pode ser comutado dinamicamente mudando a direção do campo magnético externo aplicado.