p Ondas Terahertz (THz) caem entre microondas e radiação infravermelha no espectro eletromagnético, oscilando em frequências entre 100 bilhões e 30 trilhões de ciclos por segundo. Essas ondas são valorizadas por suas propriedades distintas:elas podem penetrar no papel, confecções, madeira e paredes, bem como detectar a poluição do ar. As fontes de THz podem revolucionar os sistemas de imagens médicas e de segurança. O que mais, sua capacidade de transportar grandes quantidades de dados pode ser a chave para comunicações sem fio mais rápidas. p As ondas THz são um tipo de radiação não ionizante, o que significa que não representam risco para a saúde humana. A tecnologia já é usada em alguns aeroportos para escanear passageiros e detectar objetos e substâncias perigosas.

p Apesar de ser uma grande promessa, As ondas THz não são amplamente utilizadas porque são caras e difíceis de gerar. Mas uma nova tecnologia desenvolvida por pesquisadores da EPFL pode mudar tudo isso. A equipe do Laboratório de Pesquisa em Eletrônica de Potência e Lacuna de Banda Larga (POWERlab), liderado pelo Prof. Elison Matioli, construiu um nanodispositivo que pode gerar sinais de potência extremamente alta em apenas alguns picossegundos, ou um trilionésimo de segundo, que produz ondas THz de alta potência.

p A tecnologia, que pode ser montado em um chip ou meio flexível, poderia um dia ser instalado em smartphones e outros dispositivos portáteis. O trabalho de autoria inicial de Mohammad Samizadeh Nikoo, um Ph.D. estudante do POWERlab, foi publicado no jornal Natureza .

p Como funciona

p O compacto, barato, nanodispositivos totalmente elétricos geram ondas de alta intensidade de uma fonte minúscula em quase nenhum momento. Ele funciona produzindo uma poderosa "faísca, "com o pico de tensão de 10 V (ou menos) a 100 V na faixa de um picossegundo. O dispositivo é capaz de gerar essa faísca quase continuamente, o que significa que pode emitir até 50 milhões de sinais por segundo. Quando conectado a antenas, o sistema pode produzir e irradiar ondas THz de alta potência.

p O dispositivo consiste em duas placas de metal situadas muito próximas, até 20 nanômetros de distância. Quando uma tensão é aplicada, elétrons surgem em direção a uma das placas, onde eles formam um nanoplasma. Uma vez que a tensão atinge um certo limite, os elétrons são emitidos quase instantaneamente para a segunda placa. Esse movimento rápido habilitado por tais interruptores rápidos cria um pulso de alta intensidade que produz ondas de alta frequência.

p Dispositivos eletrônicos convencionais só são capazes de comutar a velocidades de até um volt por picossegundo - muito lento para produzir ondas THz de alta potência.

p O novo nanodispositivo, que pode ser mais de dez vezes mais rápido, pode gerar pulsos de alta energia e alta frequência. "Normalmente, é impossível atingir valores altos para ambas as variáveis, "diz Matioli." Dispositivos semicondutores de alta frequência têm tamanho em nanoescala. Eles só podem lidar com alguns volts antes de estourar. Dispositivos de alta potência, Enquanto isso, são muito grandes e lentos para gerar ondas terahertz. Nossa solução foi revisitar o antigo campo do plasma com técnicas de fabricação em nanoescala de última geração para propor um novo dispositivo para contornar essas restrições. "

p De acordo com Matioli, o novo dispositivo leva todas as variáveis ​​ao extremo:"Alta frequência, alta potência e nanoescala não são termos que você normalmente ouviria na mesma frase. "

p "Esses nanodispositivos, de um lado, trazem um nível extremamente alto de simplicidade e baixo custo, e do outro lado, mostram um excelente desempenho. Além disso, eles podem ser integrados com outros dispositivos eletrônicos, como transistores. Considerando essas propriedades únicas, nanoplasma pode moldar um futuro diferente para a área de eletrônica ultrarrápida, "diz Samizadeh.

p A tecnologia poderia ter aplicações abrangentes além da geração de ondas THz. "Temos certeza de que haverá mais aplicativos inovadores por vir, "acrescenta Matioli.