Сквозь терагерцевое стекло: шведские ученые открывают невидимый мир

Ученые из Университета Линчёпинга в Швеции достигли значительного прорыва в области технологии терагерцевых волн, как сообщается в исследовании , опубликованном в журнале Advanced Science. Они продемонстрировали, что передача терагерцевого света может регулироваться при прохождении через аэрогель, состоящий из целлюлозы и проводящего полимера. Это открытие обещает значительные улучшения в таких областях, как передовая медицинская визуализация и коммуникационные технологии, подчеркивая обширный потенциал высокочастотных терагерцевых волн.

Терагерцевый диапазон охватывает волны, которые находятся между микроволнами и инфракрасным светом в электромагнитном спектре. Он обладает очень высокой частотой. Благодаря этому многие исследователи считают, что терагерцевый диапазон имеет большой потенциал для использования в космических исследованиях, технологиях безопасности и коммуникационных системах, среди прочего. В медицинской визуализации он также может быть интересной альтернативой рентгеновским исследованиям, так как волны могут проходить через большинство непроводящих материалов, не повреждая ткани.

Тем не менее, перед тем как терагерцевые сигналы смогут быть широко использованы, необходимо преодолеть ряд технологических барьеров. Например, создание терагерцевого излучения эффективным способом остается проблемой, а также необходимы материалы, которые могли бы принимать и регулировать передачу терагерцевых волн.

Исследователи из Университета Линчёпинга разработали материал, поглощение терагерцевых сигналов в котором может включаться и выключаться через окислительно-восстановительную реакцию. Этот материал – аэрогель, один из самых легких твердых материалов в мире.

"Это похоже на регулируемый фильтр для терагерцевого света. В одном состоянии электромагнитный сигнал не будет поглощаться, а в другом – будет. Это свойство может быть полезным для дальних сигналов из космоса или радарных сигналов", говорит Шанцзи Чен, постдок в Лаборатории органической электроники, LOE, в Университете Линчёпинга.

Исследователи из Линчёпинга использовали проводящий полимер PEDOT:PSS и целлюлозу для создания своего аэрогеля. Они также разработали аэрогель с учетом применения на открытом воздухе. Он водоотталкивающий (гидрофобный) и может естественным образом размораживаться за счет нагрева солнечным светом.

Проводящие полимеры имеют множество преимуществ перед другими материалами, используемыми для создания регулируемых материалов. Среди прочего, они биосовместимы, долговечны и обладают большой способностью к регулировке. Регулируемость обусловлена возможностью изменения плотности заряда в материале. Великие преимущества целлюлозы заключаются в относительно низкой стоимости производства по сравнению с другими подобными материалами и в том, что она является возобновляемым материалом, что ключево для устойчивых приложений.

"Передача терагерцевых волн в широком частотном диапазоне может регулироваться от примерно 13% до 91%, что является очень большим диапазоном модуляции", говорит Чаоян Куанг, постдок в LOE.