科学家们精心设计了一种微型柔性电气设备,该设备能够产生可以穿透墙壁和微观细胞的太赫兹波,从而有可能为新的成像技术铺平道路,并且可以在芯片中快速切换。
太赫兹辐射位于电磁波谱中,微波和红外线会合。根据ITU的规定,这些所谓的T波范围从0.3到3THz,具有有趣的特性:它们可以穿过衣服,木头,墙壁甚至人的皮肤,这是一回事。
但是,根据您的应用程序,它们可能很难生产,因为您通常需要昂贵且笨重的设备。现在,由瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)领导的一组研究人员认为,他们创造的东西不仅可以发射高功率太赫兹辐射,而且既紧凑又便宜。这对于小型化和产品化很有用。
本周发表在《自然》杂志上的一篇论文详细介绍了这种小发明,其原理是产生所谓的纳米等离子体。
它是这样工作的:两个小金属板相隔20纳米,并施加电压。电子向板之一迁移以产生纳米等离子体。当积累了足够的负电荷并且两极板上的电压达到临界阈值时,电子立即聚集到另一极板上。该论文解释说:“在纳米等离子体的小体积中,很高的电场导致超快的电子转移,从而导致极短的时间响应。”电子在每个板上的这种来回运动持续进行,并且该装置发射太赫兹波的高强度脉冲。
“我们实现了超快的开关速度,高于10伏/皮秒(10-12s),这比场效应晶体管大了大约两个数量级,比常规电子开关快了十倍以上,”学者说。
微小的纳米等离子体装置是在粘贴到蓝宝石衬底上的一部分Kapton带上制造的,在那里,金或钨的薄层堆叠在钛的顶部。
该研究的合著者,EPFL的电气工程教授Elison Matioli说:“高频半导体器件的尺寸为纳米级。”
“他们在爆发之前只能应付几伏。同时,大功率设备太大而又太慢,无法产生太赫兹波。我们的解决方案是使用最新的纳米级制造技术来重现等离子体的旧领域,以提出一种新的设备来克服这些限制。”
他补充说:“高频,高功率和纳米级不是您通常在同一句话中听到的术语。”