Com um comprimento de onda de cerca de meio milímetro, a radiação terahertz preenche a lacuna entre a luz visível e as ondas de rádio. Esta radiação se presta muito bem à medição em profundidade das propriedades elétricas de novos materiais, como demonstrou o candidato ao doutorado Niels van Hoof. Ele ajudou a construir um microscópio terahertz exclusivo que pode ser operado inteiramente remotamente - útil em uma pandemia.

De uma perspectiva científica, radiação terahertz é estranha:capturada entre a infância e a idade adulta, você poderia dizer. Ou melhor, suas ondas são curtas demais para a engenharia elétrica e longas demais para a física. Em vista disso, o físico Niels van Hoof, que realizou seu trabalho de doutorado no grupo de Fotônica de Superfície liderado por Jaime Gómez Rivas (Física Aplicada), também manteve contato com o grupo liderado pela professora Marion Matters em Engenharia Elétrica.

"Os dois grupos até criaram um spin-off juntos, TeraNova, ", diz ele." A empresa está gerenciando o lançamento comercial do microscópio terahertz que desenvolvemos. "A polinização cruzada entre os dois grupos sanguíneos, cada um com seu próprio jargão, torna o campo especializado da radiação terahertz particularmente interessante, encontra Van Hoof.

Scanners corporais

Além do laboratório, a radiação terahertz é conhecida principalmente em conexão com os scanners corporais usados ​​nos aeroportos. Muitos objetos são transparentes à radiação terahertz, o doutorando explica. "Mas os metais se comportam como um espelho perfeito para essa radiação porque conduzem eletricidade. Isso torna a radiação terahertz altamente adequada para a detecção de armas."

Essa sensibilidade à condutividade elétrica adiciona outra aplicação ao portfólio de radiação terahertz:estudar materiais recém-produzidos em laboratório. Pense em todos os tipos de estruturas sofisticadas, como nanofios, que, em virtude de sua forma e composição particulares, exibem propriedades eletromagnéticas especiais.

Para analisar esses novos materiais, precisamos aumentar o zoom, por assim dizer, no objeto. Isso pode ser feito usando uma técnica chamada espectroscopia de campo próximo, um método que tem sido usado com sucesso em microscopia de luz por meio século. Aqui, estruturas menores do que o comprimento de onda da luz que está sendo usada tornam-se visíveis.

Superfície

"Ao aplicar esta técnica à radiação terahertz, podemos detectar os campos elétricos na superfície de estruturas que são muito menores do que o comprimento de onda da radiação, "explica Van Hoof." Isso nos permite alcançar uma resolução entre três e dez micrômetros. "Na configuração de medição, a amostra passa por um detector em etapas de dez micrômetros enquanto é iluminada por pulsos de radiação terahertz." Isso nos permite fazer isso. medir o campo elétrico local em função do tempo. Usamos essas informações para entender por que o material se comporta de determinada maneira. "

Medidas como essa são quase impossíveis de realizar com luz visível, diz o físico. "No domínio óptico, você não tem escolha a não ser simular o comportamento, considerando que podemos realmente medi-lo. O bom do sistema é que ele é escalonável; isso significa que ao trabalhar com estruturas menores e as frequências correspondentemente mais altas, você pode, em princípio, espere o mesmo comportamento. E assim nossas medições feitas com o microscópio terahertz também são relevantes para outras partes do espectro eletromagnético. "

Pulso de laser

Um campo de investigação envolveu Van Hoof estudando uma variedade de materiais, incluindo um feito de nanofios de prata tecidos frouxamente. "Barato, eletrodos transparentes podem ser feitos deste material, para usar em, dizer, células solares de plástico flexível, "ele explica." Embora não possamos ver nenhum nanofio individual com nosso microscópio, podemos determinar as propriedades elétricas relevantes. Trabalhei com DIFFER nisso; eles fazem esses tipos de materiais. "

Como um segundo campo de investigação, ele estudou a pureza do material semicondutor. "Você pode estabelecer essa pureza medindo quanto tempo o material permanece condutor depois de atingido com um curto, pulso intenso de luz laser. Quanto mais tempo, mais puro o material. Esta é uma informação interessante para a indústria de semicondutores. Criamos uma maneira de fazer isso sem que o pulso de laser danifique o detector. Isso é tão único que uma patente foi concedida. "

Operação remota

Igualmente único é o fato de que a configuração de medição construída por Van Hoof pode ser operada inteiramente remotamente - pela Internet. Conforme explicado no curta-metragem abaixo, isso se mostrou muito útil durante a última fase de sua pesquisa; Afinal, isso coincidiu com os bloqueios durante a pandemia corona.