Físicos da Universidade de Sussex desenvolveram um corpo extremamente fino, fonte de superfície de semicondutor de grande área de terahertz, composto por apenas algumas camadas atômicas e compatível com as plataformas eletrônicas existentes.

Fontes Terahertz emitem breves pulsos de luz oscilando em 'trilhões de vezes por segundo'. Nesta escala, eles são muito rápidos para serem manuseados por eletrônicos padrão, e, até recentemente, muito lento para ser manipulado por tecnologias ópticas. Isso tem grande significado para a evolução dos dispositivos de comunicação ultrarrápidos acima do limite de 300 GHz - como o exigido para a tecnologia de telefonia móvel 6G - algo que ainda está fundamentalmente além do limite da eletrônica atual.

Pesquisadores do Laboratório de Fotônica Emergente (EPic) em Sussex, liderado pelo Diretor do Laboratório de Fotônica Emergente (EPic), Professor Marco Peccianti, são líderes em tecnologia de emissão de terahertz de superfície, tendo alcançado as fontes de semicondutores de superfície mais brilhantes e mais finas demonstradas até agora. A região de emissão de seu novo desenvolvimento, uma fonte de semicondutor de terahertz, é 10 vezes mais fino do que o alcançado anteriormente, com desempenhos comparáveis ​​ou até melhores.

As camadas finas podem ser colocadas em cima de objetos e dispositivos existentes, o que significa que eles são capazes de colocar uma fonte terahertz em lugares que seriam inconcebíveis de outra forma, incluindo objetos do dia-a-dia, como um bule de chá ou até mesmo uma obra de arte - abrindo um enorme potencial para a anti-falsificação e 'a internet das coisas' - bem como eletrônicos anteriormente incompatíveis, como um telefone móvel de última geração.

Dr. Juan S. Totero Gongora, Leverhulme Early Career Fellow na University of Sussex, disse:"Do ponto de vista da física, nossos resultados fornecem uma resposta há muito procurada que remonta à primeira demonstração de fontes terahertz baseadas em lasers de duas cores. Semicondutores são amplamente usados ​​em tecnologias eletrônicas, mas permaneceram principalmente fora do alcance para esse tipo de mecanismo de geração de terahertz. Nossas descobertas, portanto, abrem uma ampla gama de oportunidades interessantes para tecnologias terahertz. "

Dr. Luke Peters, Fellow de pesquisa do projeto do Conselho Europeu de Pesquisa TIMING na Universidade de Sussex, disse:"A ideia de colocar fontes terahertz em lugares inacessíveis tem grande apelo científico, mas na prática é muito desafiadora. A radiação Terahertz pode ter um papel superlativo na ciência dos materiais, ciências da vida e segurança. No entanto, ainda é estranho à maior parte da tecnologia existente, incluindo dispositivos que falam com objetos do cotidiano como parte da rápida expansão da 'internet das coisas'. Esse resultado é um marco em nossa rota para trazer as funções de terahertz para mais perto de nossa vida cotidiana. "

Situada entre microondas e infravermelho no espectro eletromagnético, ondas terahertz são uma forma de radiação muito procurada na pesquisa e na indústria. Eles têm a capacidade natural de revelar a composição do material de um objeto, penetrando facilmente em materiais comuns como o papel, roupas e plástico da mesma forma que os raios X, mas sem ser prejudicial.

A imagem Terahertz torna possível 'ver' a composição molecular dos objetos e distinguir entre diferentes materiais. Desenvolvimentos anteriores da equipe do Prof Peccianti mostraram as aplicações potenciais das câmeras terahertz, que pode ser transformador na segurança do aeroporto, e scanners médicos - como os usados ​​para detectar câncer de pele.

Um dos maiores desafios enfrentados pelos cientistas que trabalham com tecnologia de terahertz é que o que é comumente aceito como uma "fonte intensa de terahertz" é tênue e volumoso quando comparado com, por exemplo, uma lâmpada. Em muitos casos, a necessidade de materiais muito exóticos, como cristais não lineares, os torna pesados ​​e caros. Este requisito apresenta desafios logísticos para integração com outras tecnologias, como sensores e comunicações ultrarrápidas.

A equipe de Sussex superou essas limitações desenvolvendo fontes terahertz de materiais extremamente finos (cerca de 25 camadas atômicas). Ao iluminar um semicondutor de grau eletrônico com dois tipos diferentes de luz de lasers, cada um oscilando em uma frequência ou cor diferente, eles foram capazes de eliciar a emissão de rajadas curtas de radiação Terahertz.

Esta descoberta científica é há muito procurada por cientistas que trabalham no campo desde a primeira demonstração de fontes terahertz baseadas em lasers de duas cores no início dos anos 2000. Fontes terahertz de duas cores com base em misturas especiais de gás, como nitrogênio, argônio ou criptônio, estão entre as fontes de melhor desempenho disponíveis hoje. Semicondutores, amplamente utilizado em tecnologias eletrônicas, permaneceram principalmente fora do alcance desse tipo de mecanismo de geração de terahertz.