p Uma equipe de pesquisadores da Rússia, Grã Bretanha, O Japão e a Itália criaram um detector de terahertz baseado em grafeno. O estudo foi publicado em Nature Communications . p Qualquer sistema para transferência de dados sem fio depende de fontes e detectores de ondas eletromagnéticas, mas não estão disponíveis para todos os tipos de ondas. As fontes existentes de radiação terahertz, que ocupa um meio termo entre as microondas e a luz infravermelha, consomem muita energia ou requerem resfriamento intenso. Ainda assim, as ondas T podem habilitar um Wi-Fi mais rápido, novos métodos de diagnóstico médico, e estudos de objetos espaciais usando radiotelescópios.

p O motivo da ineficiência dos detectores de terahertz existentes é a incompatibilidade entre o tamanho do elemento de detecção, o transistor - cerca de um milionésimo de metro - e o comprimento de onda típico da radiação terahertz, que é cerca de 100 vezes maior. Isso resulta na onda passando pelo detector sem qualquer interação.

p Em 1996, foi proposto que, para resolver este problema, a energia de uma onda incidente pode ser comprimida em um volume comparável ao tamanho do detector. Para este propósito, o material do detector deve suportar "ondas compactas" de um tipo especial, chamados plasmons. Eles representam o movimento coletivo de elétrons de condução e o campo eletromagnético associado, não muito diferente das ondas do mar de superfície movendo-se junto com o vento quando uma tempestade se instala. Em teoria, a eficiência de tal detector é ainda mais aumentada sob ressonância de onda.

p A implementação de tal detector provou ser mais difícil do que o previsto. Na maioria dos materiais semicondutores, plasmons sofrem amortecimento rápido, isto é, eles morrem - devido a colisões de elétrons com impurezas. O grafeno era visto como uma saída promissora, mas até recentemente, não estava suficientemente limpo.

p Os autores da pesquisa apresentaram uma solução para o problema de longa data da detecção de ondas T ressonantes. Eles criaram um fotodetector (figura 1) feito de grafeno de duas camadas encapsulado entre cristais de nitreto de boro e acoplado a uma antena terahertz. Nesta estrutura de sanduíche, as impurezas são expelidas para o exterior do floco de grafeno, permitindo que os plasmons se propaguem livremente. A folha de grafeno confinada por fios de metal forma um ressonador de plasmon, e a estrutura de duas camadas do grafeno permite o ajuste da velocidade da onda em uma ampla faixa.

p Na verdade, a equipe desenvolveu um espectrômetro compacto de terahertz, vários mícrons de tamanho, com a frequência de ressonância controlada por meio de sintonia de tensão. Os físicos também mostraram o potencial de seu detector para pesquisas fundamentais:medindo a corrente no detector em várias frequências e densidades de elétrons, as propriedades do plasmon podem ser reveladas.

p "Nosso dispositivo funciona como um detector sensível e um espectrômetro operando na faixa de terahertz, e também é uma ferramenta para estudar plasmons em materiais bidimensionais. Todas essas coisas existiam antes, mas ocuparam toda uma mesa óptica. Incluímos a mesma funcionalidade em uma dúzia de micrômetros, "disse o co-autor Dmitry Svintsov, que chefia o Laboratório de Materiais 2-D para Optoeletrônica no Instituto de Física de Moscou.