Команда британских физиков создала уникальный оптический транзистор из двух слоев графена и сверхпроводника. Он усиливает слабые сигналы терагерцового излучения, которое до сих пор использовать не удавалось.
Спектр частот терагерцового излучения располагается между сверхвысокочастотным и инфракрасным диапазонами, но его особенности, которые получили название «терагерцового провала», не позволяют так же эффективно использовать на практике этот вид излучения, как соседние диапазоны.
Возможность обнаруживать и усиливать терагерцовые волны могла бы открыть новую эру в разработке медицинской, спутниковой, космологической и других технологий.Однако, до сих пор волны в диапазоне от 3 мм до 30 мкм было невозможно использовать из-за относительно слабого сигнала.
Ученые из Университета Лафборо под руководством профессора Федора Кусмарцева разработали новый тип оптического транзистора — действующий терагерцовый усилитель. Принципы его работы основаны на свойствах графена — прозрачного материала, нечувствительного к свету, электроны которого не обладают массой. Транзистор состоит из двух слоев графена и высокотемпературного сверхпроводника между ними, который улавливает электроны.
Как это работает
Устройство подключается к источнику энергии, и когда терагерцовое излучение попадает на внешний слой графена, пойманные частицы присоединяются к исходящим волнам, усиливая их. Терагерцовый свет отражается от такого сэндвича, как от зеркала. Но при этом отраженного света становится больше. Терагерцовые фотоны трансформируются графеном в безмассовые электроны, которые, в свою очередь, снова превращаются в отраженные терагерцовые фотоны. Благодаря такому преобразованию фотоны забирают энергию у графена — или от батареи — и слабые сигналы усиливаются.
Физики продолжают работать над устройством и надеются в течение года создать рабочий усилитель, готовый к коммерциализации. Такой прибор, по словам профессора Кусмарцева, поможет ученым узнать больше об устройстве мозга.
Рекордный терагерцовый излучатель разработали недавно в Австрии. Он выдает различные длины волн по всему терагерцовому спектру, что открывает возможность создания коротких радиационных импульсов крайне высокой интенсивности.
