Terahertz (THz) technology is useful in applications such as biomedical imaging, telecommunications and advanced sensing systems. However, due to the unique nature of electromagnetic waves in the 0.1 to 10 terahertz range, it has been difficult to develop high-performance components that demonstrate the true potential of terahertz technology. Even the design of essentially componentless parts such as filters and absorbers remains a huge challenge.
Afortunadamente, el aumento de metamateriales puede conducir a soluciones innovadoras a estos problemas. Gracias a avances en fabricación y procesamiento tecnologías, es ahora posible para fabricar bidimensional (2D) microestructuras con únicas electromagnéticas propiedades en las terahercios rango, permitiendo control sin precedentes de señales en estas frecuencias en estas frecuencias.
Aunque una variedad de 2D metamateriales (o "hipersuperficies") han sido propuestos para materiales absorbentes de ondas, más de ellos todavía tienen serias limitaciones. A problema común es que una vez los modos estructurales de una hipersuperficie absorbente material han sido identificados y fabricados, sus propiedades electromagnéticas son fijas es fijas.
Esta insintonizabilidad limita las posibles aplicaciones de tales dispositivos. En la otra mano, aunque sintonizable a base de metal hipersuperficie absorbentes existen, el uso de capas delgadas metálicas es desaconsejado. Esto es debido a varios inconvenientes, tales como la dificultad de fabricar las estructuras necesarias y el pobre rendimiento debido a las propiedades inherentes de los metales.
En este contexto, Dr. Wenhan Cao's equipo en Shanghái Universidad de Ciencia y Tecnología has desarrollado un novedoso basado en carbono sintonizable metasuperficie absorbente con un ultra-ancho sintonizable ancho banda en el rango de terahercios . Esta investigación dirigida por Dr. Wenhan Cao fue recientemente publicada en Avanzada Fotónica Nexo.
"El núcleo de el absorbente usos grafeno y grafito microestructuras como resonadores y grafito capas como retrorreflectante superficies." Dr. Wenhan Cao explica, "El repetitivo subunidades (o 'células') en este terahercios metasuperficie absorbente han sido estratégicamente diseñado para optimizar la absorción eficiencia basado en cuatro principales factores: geometría, material propiedades, polarización sensibilidad, y sintonización mecanismo."
En términos de geometría, el absorbente consta de tres capas delgadas. La capa superior es una patrón conductora capa contenida concéntrica grafito anillos interconectados por grafeno cables; la segunda capa es una simple dieléctrica que ayuda a disipa un no deseada electromagnética ondas; y la tercera capa es una capa absorbente que previene terahercios ondas de penetrar directamente a través del dispositivo, maximizando absorción eficiencia.
El material selección y diseño geométrico del absorbente es optimizado por análisis numérico y simulación, que contribuye a su notable absorción en el rango terahercios . Notablemente, a clave propiedad del absorbente propuesto es su sintonizabilidad, que deriva de los niveles de energía sintonizable Fermi energía . Este parámetro es crucial en materiales y tecnología semiconductores como eso determina la distribución de electrones en diferentes niveles de energía .
Por aplicar a a voltaje a a grafeno capa, es posible cambiar su Fermi energía nivel y así fácilmente afinar el absorción anchode banda. Dr. Wenhan Cao enfatizado, "At a Fermi energía nivel de 1 eV, el propuesto absorbente puede lograr un asombrosamente ancho ancho banda de 8.99 THz, proporcionar más que 90% absorción en el rango de frecuencia rango de 7.24 a 16.23 THz, con dos distintos resonancia picos at 8.35 THz y 14.70 THz."
Otra significativa ventaja de el diseño propuesto es su insensibilidad a la polarización ángulo de la incidencia radiación. El uso de círculos concéntricos en la célula de el absorbente naturalmente cede esta propiedad favorable. El círculo, ser a perfectamente simétrico forma, permite el absorbedor para mantener a alta absorción tasa en incidente ángulos hasta hasta 50 grados .
En corto, las muchas ventajas de el diseño propuesto combinado con su simplicidad representan un verdadero avance en terahercios tecnología." El absorbente propuesto ofrece un ultrafino, simple estructura libre de-metales con a ancho sintonizable absorción ancho de banda at a bajo espesor, que grandemente mejora su aplicabilidad. Estas ventajas superan otros informados absorbentes.
En el futuro cercano, terahercios dispositivos será convertirá en parte de cotidiano tecnología, especialmente en áreas tales como medicina y comunicaciones, como bien como más campos orientados a la investigación como materiales ciencia y biología.
