Las ondas de Terahercios THz caen entre las microondas y la radiación infrarroja en el espectro electromagnético, oscilando a frecuencias de entre 100 mil millones y 30 billones de ciclos por segundo. Estas ondas son apreciadas por sus propiedades distintivas: pueden penetrar papel, ropa, madera yparedes, así como detectar la contaminación del aire. Las fuentes de THz podrían revolucionar la seguridad y los sistemas de imágenes médicas. Además, su capacidad para transportar grandes cantidades de datos podría ser la clave para comunicaciones inalámbricas más rápidas.
Las ondas THz son un tipo de radiación no ionizante, lo que significa que no representan ningún riesgo para la salud humana. La tecnología ya se utiliza en algunos aeropuertos para escanear pasajeros y detectar objetos y sustancias peligrosas.
A pesar de ser muy prometedoras, las ondas THz no se usan ampliamente porque son costosas y engorrosas de generar. Pero la nueva tecnología desarrollada por investigadores de EPFL podría cambiar todo eso. El equipo del Laboratorio de Investigación Electrónica de Power and Wide-band-gap POWERlab, dirigido por la profesora Elison Matioli, construyó un nanodispositivo 1 nanómetro = 1 millonésima parte de un milímetro que puede generar señales de potencia extremadamente alta en solo unos pocos picosegundos, o una billonésima de segundo, que producepotencia ondas THz.
La tecnología, que puede montarse en un chip o un medio flexible, podría algún día instalarse en teléfonos inteligentes y otros dispositivos de mano. El trabajo creado por primera vez por Mohammad Samizadeh Nikoo, un estudiante de doctorado en POWERlab, ha sidopublicado en la revista Naturaleza .
Cómo funciona
El nanodispositivo compacto, económico y totalmente eléctrico genera ondas de alta intensidad desde una fuente diminuta en muy poco tiempo. Funciona produciendo una potente "chispa", con un voltaje que aumenta de 10 V o menos a 100 Vel rango de un picosegundo. El dispositivo es capaz de generar esta chispa casi continuamente, lo que significa que puede emitir hasta 50 millones de señales por segundo. Cuando se conecta a las antenas, el sistema puede producir e irradiar ondas THz de alta potencia.
El dispositivo consta de dos placas de metal situadas muy juntas, con una separación de hasta 20 nanómetros. Cuando se aplica un voltaje, los electrones surgen hacia una de las placas, donde forman un nanoplasma. Una vez que el voltaje alcanza un cierto umbral, los electronesse emiten casi instantáneamente a la segunda placa. Este movimiento rápido habilitado por tales interruptores rápidos crea un pulso de alta intensidad que produce ondas de alta frecuencia.
Los dispositivos electrónicos convencionales solo son capaces de cambiar a velocidades de hasta un voltio por picosegundo, demasiado lento para producir ondas THz de alta potencia.
El nuevo nanodispositivo, que puede ser más de diez veces más rápido, puede generar pulsos tanto de alta energía como de alta frecuencia. "Normalmente, es imposible alcanzar valores altos para ambas variables", dice Matioli. "Dispositivos semiconductores de alta frecuenciason de tamaño nanométrico. Solo pueden hacer frente a unos pocos voltios antes de estallar. Mientras tanto, los dispositivos de alta potencia son demasiado grandes y lentos para generar ondas de terahercios. Nuestra solución fue volver a visitar el antiguo campo de plasma con el estado de la-art técnicas de fabricación a nanoescala para proponer un nuevo dispositivo para sortear esas limitaciones "
Según Matioli, el nuevo dispositivo lleva al extremo todas las variables: "Alta frecuencia, alta potencia y nanoescala no son términos que normalmente se escuchan en la misma oración".
"Estos nanodispositivos, por un lado, brindan un nivel extremadamente alto de simplicidad y bajo costo, y por otro lado, muestran un excelente rendimiento. Además, pueden integrarse con otros dispositivos electrónicos como el transistor. Teniendo en cuenta estospropiedades únicas, el nanoplasma puede dar forma a un futuro diferente para el área de la electrónica ultrarrápida ", dice Samizadeh.
La tecnología podría tener aplicaciones de gran alcance más allá de generar ondas THz. "Estamos bastante seguros de que habrá más aplicaciones innovadoras por venir", agrega Matioli.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Original escrito por Laure-Anne Pessina. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :