Radiação Terahertz, ou raios T, mal foi explorado em comparação com a maior parte do resto do espectro eletromagnético. Ainda assim, os raios T têm potencialmente aplicações em comunicações sem fio de próxima geração (6G / 7G), Sistemas de segurança, biomedicina, e até história da arte. Um novo dispositivo para controlar os raios T usando uma 'metassuperfície' especialmente projetada com propriedades não encontradas na natureza poderia começar a realizar esse potencial.

Os resultados são publicados na revista revisada por pares Optics Express em 13 de julho, 2020.

O 'intervalo de terahertz' é um termo usado pelos engenheiros para descrever como existe muito pouca tecnologia que faz uso da banda de frequência no espectro eletromagnético que fica entre as microondas e a radiação infravermelha:radiação terahertz (também chamada de raios T).

Embora seja simples gerar e manipular microondas e radiação infravermelha, tecnologias práticas que operam em temperatura ambiente e que podem fazer o mesmo com raios T são ineficientes e impraticáveis. Isso é uma grande vergonha, pois as propriedades dos raios T os tornariam extremamente úteis se pudéssemos de fato controlá-los.

Os raios T podem penetrar em objetos opacos como os raios X, mas eles são não ionizantes, muito mais seguro. Eles também podem passar por roupas, Madeira, plásticos, e cerâmicas, portanto, são de interesse do setor de segurança e vigilância para imagens em tempo real para identificar armas ou explosivos ocultos. Por este mesmo motivo, aplicações de radiação terahertz também são promissoras para a ciência do patrimônio cultural, oferecendo a historiadores de arte e museus uma opção sem risco de radiação para investigação de artefatos que variam de pinturas a múmias.

Tecnologia Terahertz que permite a geração, detecção, e a aplicação de ondas terahertz decolou na última década ou mais, fechando um pouco a lacuna de terahertz. Mas o desempenho e as dimensões dos componentes ópticos convencionais capazes de manipular ondas terahertz não acompanharam esse rápido desenvolvimento. Um dos motivos é a falta de materiais naturais adequados para a faixa de onda terahertz.

Contudo, pesquisadores da Universidade de Agricultura e Tecnologia de Tóquio (TUAT) liderados pelo Professor Associado e engenheiro de ondas terahertz Takehito Suzuki desenvolveram recentemente um componente óptico que pode manipular mais facilmente os raios T e de uma forma prática - usando um material que não ocorre na natureza.

Convencionalmente, um colimador - um dispositivo que estreita os feixes ou ondas, normalmente consistindo de uma lente curva ou espelho - que pode manipular os raios T é uma estrutura tridimensional volumosa feita de materiais que ocorrem naturalmente.

Mas os pesquisadores do TUAT, Takehito Suzuki, Kota Endo, e Satoshi Kondoh desenvolveram um colimador como um plano ultrafino (2,22 micrômetros) feito de uma 'metassuperfície' - um material que é projetado para ter propriedades que são impossíveis ou difíceis de encontrar na natureza. Essas propriedades não vêm de qualquer substância de base de metal ou plástico de que são compostas, mas, em vez disso, da geometria e do arranjo do material em minúsculos padrões repetitivos que podem dobrar as ondas eletromagnéticas de uma forma que as substâncias naturais não conseguem.

Nesse caso, o material tem um índice de refração extremamente alto (quão lento a luz viaja através dele) e baixa refletância (proporção da luz refletida após atingir uma superfície). O colimador consiste em 339 pares de metaátomos dispostos de forma que o índice de refração aumente concentricamente do exterior para o centro do dispositivo.

"O design da metassuperfície não tem precedentes, "disse Suzuki, "entregando um desempenho muito superior que deve acelerar o desenvolvimento de uma ampla gama de aplicativos, incluindo comunicações sem fio de última geração (6G / 7G) e até mesmo dispositivos de controle de radiação térmica. "