Новое исследование, проведенное в Университете Мэрилэнда (США), открывает путь для терагерцовых детекторов в медицине и для практических приложений в сфере безопасности — волны этой частоты способны походить через кожу, например. Об этом сообщает пресс-служба Университета, а результаты работы опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Существующие терагерцовые датчики неудобны для технологического применения: они работают либо при температуре 4K (-269 °С), либо хотя и при комнатной температуре, но зато оказываются громозкими, медленными и неприемлемо дорогими. Новый детектор разработан на основе графена и фото-термоэлектрического эффекта. Он работает при комнатной темературе, но при этом на шесть порядков — то есть в миллионы раз — быстрее, чем его предшественники.
Важно, что терагерцовые волны, расположенные в диапазоне между инфракрасным излучением и микроволнами, могут беспрепятственно проходить через многие типы материалов, непрозрачные в видимом диапазоне. Среди таких материалов пластик, одежда, картон и кожа; еще эти волны можно использовать для удаленного анализа химической сигнатуры, излучаемой только в терагерцовом диапазоне. Более того, в отличие от ренгеновских лучей, которые проходят прямо до кости, игнорируя мягкие ткани, терагерцовые лучи «видят» как раз то, что находится между кожей и костью.
Когда луч света попадает на графен, он не теряет энергию, а нагревает электрон, в то время как углеродная решетка остается холодной. Электроны выходят из графена через металлические контакты, как пар из чайника. За счет различной проводимости контактов, сделанных, соответственно, из различных металлов, число выходящих из каждого контакта электронов отличается, что формирует электрический сигнал. Этот сигнал и фиксируется на выходе. Чувствительность нового прибора почти не отличается от чувствительности лучших датчиков, работающих при комнатной температуре, а вот скорость реакции повышается более чем в миллион раз. Новые датчики могут быть полезны в различных областях: от создания приборов ночного зрения до медицины.
Источник иллюстрации: ТОМАС МЕРФИ/Университете Мэриленда
