Графеновый усилитель открывает перспективу использования ранее недоступных частот
Научная группа, работающая при институте Лафборо, создала уникальное устройство, которое способно усиливать ранее неуловимые терагерцовые волны — графеновый усилитель, а это в свою очередь открывает путь к новым революционным технологиям.
Что такое терагерцовые волны
Терагерцовые волны расположены между инфракрасным и микроволновым излучением в спектре световой частоты, но по причине крайне низкой энергии до сих пор ученые не могли использовать их потенциал. Данный феномен широко известен под словосочетанием как «Разрыв Терагерца».
Возможность регистрировать, а тем более усиливать ТГц — волны открыла бы новые возможности в медицине, связи, космической промышленности и т. п. Но, пожалуй, самым важным применением таких волн, была возможность заменить рентгеновские аппараты на абсолютно безопасные терагерцовые.
Но до изобретения графенового усилителя длины волн от 3 мм до 30 мкм было невозможно использовать, так как от всех существующих источников был крайне слабый сигнал.
Создание нового графенового усилителя (транзистора)
Принцип работы графенового усилителя
Научной группе удалось создать оптический транзистор нового типа, который функционирует как ТГц усилитель, благодаря применению графена и высокотемпературного сверхпроводника.
Принцип работы устройства основан на свойствах графена, который полностью прозрачен и нечувствителен к свету, а его электроны не имеют массы. Так усилитель реализован из двух слоев графена и одного слоя сверхпроводника. Именно там происходит захват безмассовых электронов графена, в так называемом «бутерброде». И вся эта конструкция подключена к источнику питания
Так вот, когда терагерцовое излучение попадает на внешний прозрачный слой графена, то внутри транзистора ТГц фотоны преобразуются в безмассовые электроны, которые затем обратно трансформируются в Тгц излучение, но уже за счет внешнего источника питания гораздо более интенсивное.
Графен, связанный с двумерным сверхпроводником кулоновской силой и связанный с источником электротока.
Таким образом, происходит отражение усиленного сигнала, пришедшего на усилитель извне.
То есть устройство отражает более мощный луч света по сравнению с пришедшим.
Так, по словам профессора Кусмарцева, инженеры вовсю ведут работу над разработкой устройства и, вероятно, прототипы будут готовы к полноценным тестированиям в течение года.
Перспективы нового усилителя
Графеновый усилитель
На самом деле новое устройство (если дойдет до полноценного коммерческого использования) открывает самые широкие возможности, ведь наш мир буквально переполнен ТГц излучением.
Все живые организмы не только поглощают, но и излучают свет в терагерцовом диапазоне. То есть, исследуя этот спектр, можно понять многие биохимические процессы в процессе работы, например, головного мозга.
Активное использование терагерцового излучения позволит вывести на абсолютно новый уровень такие области как визуализация, томография, мед. диагностика, контроль окружающей среды, а также биоиндентификация. И это отнюдь не кажется фантастикой, ведь уже вовсю тестируются так называемые графеновые аккумуляторы.
Это уникальное открытие было опубликовано в Physical Review Letters.