p As pessoas usam energia eletromagnética todos os dias ... assistindo televisão, ouvindo o rádio, estourando milho com um microondas, tirando um raio-x ou usando um telefone celular. Essa energia viaja na forma de ondas, que são amplamente utilizados em dispositivos eletrônicos e sem fio. p Uma das áreas mais quentes do espectro eletromagnético que está sendo explorado hoje é a faixa de terahertz (THz). Ondas Terahertz, situada entre as frequências de microondas e ópticas, oferecem desempenho aprimorado para uma variedade de aplicações na vida cotidiana. Por exemplo, As ondas THz podem transportar mais informações do que o rádio / microondas para dispositivos de comunicação. Eles também fornecem imagens médicas e biológicas com maior resolução do que microondas, ao mesmo tempo que oferece um dano potencial de exposição muito menor do que os raios-X.
p Pesquisadores da Universidade de Notre Dame mostraram que é possível manipular com eficiência as ondas eletromagnéticas THz com camadas de grafeno atomicamente finas. Esta conquista, que foi publicado recentemente na Nature Communications, prepara o terreno para o desenvolvimento de compactos, dispositivos e sistemas eficientes e econômicos operando na banda THz.
p “Um grande gargalo na promessa da tecnologia THz tem sido a falta de materiais e dispositivos eficientes que manipulem essas ondas de energia, ”Diz Berardi Sensale-Rodriguez, um aluno de pós-graduação no Departamento de Engenharia Elétrica da Notre Dame. “Ter um material naturalmente bidimensional com resposta forte e ajustável às ondas THz - por exemplo, grafeno - nos dá a oportunidade de projetar dispositivos THz alcançando um desempenho sem precedentes. ”
p A equipe terahertz - alunos de graduação Sensale-Rodriguez, Rusen Yan, Kristof Tahy e Tian Fang; professores assistentes de pesquisa Michelle M. Kelly, por meio do Centro de Nano Ciência e Tecnologia (NDnano), e Lei Liu, em conjunto com Advanced Diagnostics and Therapeutics em Notre Dame (AD&T); professor assistente de pesquisa visitante Wan Sik Hwang, com o Midwest Institute for Nanoelectronics Discovery (MIND); professor associado Debdeep Jena e John Cardinal O’Hara, C.S.C., Professor Associado Huili (Grace) Xing - demonstrou a primeira prova de protótipo de conceito de um modulador THz baseado em grafeno, um dispositivo ativado apenas por transições intrabanda em grafeno.
p Grafeno, um material semicondutor com espessura de átomo, tem mostrado eletricidade promissora, propriedades mecânicas e térmicas que levam à recente demonstração de transistores rápidos, eletrônicos flexíveis / transparentes, dispositivos ópticos e agora componentes ativos terahertz.
p “O grafeno tem sido apontado como uma plataforma ideal para descobrir novos, bem como provar / contestar a existência, fenômenos físicos desde 2004, "Xing disse." Isso é o que dois físicos no Reino Unido, Andre Geim e Konstantin Novoselov, receberam o Prêmio Nobel em 2010. No entanto, muito poucas aplicações de grafeno no mundo real surgiram até o momento. Usar grafeno para manipular ondas THz é uma dessas aplicações. Este artigo da Nature Communication documentou nosso primeiro esforço experimental para realizar as previsões em nosso artigo publicado na Applied Physics Letters no ano passado. Dispositivos com melhor desempenho continuam sendo lançados em nossos laboratórios.
p “Embora a professora Jena e eu tenhamos formado a visão de usar gás de elétron bidimensional para manipular as ondas THz em 2006, não foi até Michelle, Lei e Berardi juntaram-se a nós que este trabalho era possível, ”Xing acrescentou.
