p (PhysOrg.com) - Pesquisadores da Rice University estão usando nanotubos de carbono como o componente crítico de um polarizador robusto de terahertz que pode acelerar o desenvolvimento de novos dispositivos de segurança e comunicação, sensores e sistemas de imagem médica não invasivos, bem como estudos fundamentais de sistemas de matéria condensada de baixa dimensão. p O polarizador desenvolvido pelo laboratório de arroz de Junichiro Kono, professor de engenharia elétrica e da computação e de física e astronomia, é o mais eficaz já relatado; ele permite seletivamente que 100 por cento de uma onda terahertz passe ou bloqueie 99,9 por cento dela, dependendo de sua polarização. A pesquisa foi publicada na versão online do jornal American Chemical Society, Nano Letras .

p O polarizador de banda larga lida com ondas de 0,5 a 2,2 terahertz, ultrapassando em muito a gama de polarizadores comerciais que consistem em grades frágeis envoltas em fios de ouro ou tungstênio.

p Kono disse que as tecnologias que fazem uso das regiões ópticas e elétricas do espectro eletromagnético são maduras e comuns, como lasers e telescópios de um lado e computadores e microondas do outro. Mas até anos recentes, a região intermediária de terahertz era amplamente inexplorada. "Ao longo das últimas duas décadas, as pessoas têm feito um progresso impressionante, " ele disse, particularmente no desenvolvimento de fontes de radiação como o laser em cascata quântica terahertz.

p "Temos emissores e detectores de terahertz muito bons, mas precisamos de uma maneira de manipular a luz neste intervalo, "Kono disse." Nosso trabalho está nesta categoria, manipular o estado de polarização - a direção do campo elétrico - da radiação terahertz. "

p As ondas Terahertz existem na transição entre infravermelho e microondas e têm qualidades únicas. Eles não são prejudiciais e penetram no tecido, Madeira, plástico e até nuvens, mas não metal ou água. Em combinação com espectroscopia, eles podem ser usados ​​para ler o que Kono chamou de "impressões digitais espectrais na faixa dos terahertz"; ele disse que fariam, por exemplo, ser útil em um ambiente de segurança para identificar as assinaturas químicas de explosivos específicos.

p O trabalho de Kono e do autor principal Lei Ren, que recentemente obteve seu doutorado na Rice, faz grande uso da pesquisa básica em nanotubos de carbono, pelos quais a universidade é famosa. Co-autores Robert Hauge, um distinto professor de química, e seu ex-aluno de graduação Cary Pint desenvolveu uma maneira de cultivar tapetes de nanotubos e transferir matrizes bem alinhadas de nanotubos de um catalisador para qualquer substrato escolhido, limitado apenas pelo tamanho da plataforma de crescimento.

p Enquanto Hauge e Pint estavam desenvolvendo seus arranjos de nanotubos, Kono e sua equipe estavam pensando em terahertz. Quatro anos atrás, eles encontraram um material semicondutor, antimonídeo de índio, que pararia ou passaria ondas terahertz, mas apenas em um campo magnético forte e em temperaturas muito baixas.

p Quase ao mesmo tempo, O laboratório de Kono começou a trabalhar com matrizes de nanotubos de carbono transferidas para um substrato de safira por Pint e Hauge. Essas matrizes alinhadas - pense em um campo de trigo atropelado por um rolo compressor - se mostraram muito eficazes na filtragem de ondas terahertz, como Kono e sua equipe relataram em um jornal de 2009.

p "Quando a polarização da onda terahertz era perpendicular aos nanotubos, não houve absolutamente nenhuma atenuação, "Kono lembrou." Mas quando a polarização era paralela aos nanotubos, a espessura não foi suficiente para interromper completamente a transmissão, que ainda estava em 30-50 por cento. "

p A resposta foi clara:torne o polarizador mais espesso. O polarizador atual tem três decks de nanotubos alinhados em safira, o suficiente para absorver efetivamente toda a radiação terahertz incidente. "Nosso método é único, e é simples, " ele disse.

p Kono vê uso para o dispositivo além da espectroscopia, manipulando-o com um campo elétrico, mas isso só será possível quando todos os nanotubos em uma matriz forem do tipo semicondutor. Como são feitos agora, lotes de nanotubos são uma mistura aleatória de semicondutores e metais; trabalho recente de Erik Hároz, um estudante de graduação no laboratório de Kono, detalhou os motivos pelos quais os nanotubos separados por ultracentrifugação têm cores dependentes do tipo. Mas encontrar uma maneira de cultivar tipos específicos de nanotubos é o foco de muitas pesquisas na Rice e em outros lugares.