Команда британських фізиків створила унікальний оптичний транзистор з двох шарів графена і надпровідника. Він підсилює слабкі сигнали терагерцового випромінювання, яке досі використовувати не вдавалося.

Спектр частот терагерцового випромінювання розташовується між надвисокочастотним і інфрачервоним діапазонами. Його особливості, які отримали назву "терагерцового провалу", не дозволяють так само ефективно використовувати на практиці цей вид випромінювання, як сусідні діапазони, пояснює Phys.org.

Для чого це потрібно

Можливість виявляти і підсилювати терагерцові хвилі могла б відкрити нову еру в розробці медичних, супутникових, космічних та інших технологій. Однак, до цього часу хвилі в діапазоні від 3 мм до 30 мкм було неможливо використовувати через відносну слабкість сигналу.

Вчені з Університету Лафборо розробили новий тип оптичного транзистора – діючий терагерцовий підсилювач. Принципи його роботи засновані на властивостях графену – прозорого матеріалу, нечутливого до світла, електрони якого не мають маси. Транзистор складається з двох шарів графену і високотемпературного надпровідника між ними, який вловлює електрони.

Як це працює

Пристрій під'єднують до джерела енергії, і коли терагерцове випромінювання потрапляє на зовнішній шар графену, спіймані частки приєднуються до вихідних хвиль, підсилюючи їх. Терагерцове світло відбивається від такого сендвіча, як від дзеркала. Але при цьому відбитого світла стає більше.

Терагерцові фотони трансформуються графеном в безмасові електрони, які, в свою чергу, знову перетворюються у відбиті терагерцові фотони. Завдяки такому перетворенню фотони забирають енергію у графену – або від батареї – і слабкі сигнали посилюються.

Схема роботи терагерцового підсилювача / Loughborough University

Фізики продовжують працювати над пристроєм і сподіваються протягом року створити робочий підсилювач, готовий до комерціалізації. Такий прилад допоможе вченим дізнатися більше про те, як влаштований людський мозок.

Рекордний терагерцовий випромінювач розробили нещодавно в Австрії. Він видає різні довжини хвиль по всьому терагерцовому спектру, що відкриває можливість створення коротких радіаційних імпульсів вкрай високої інтенсивності.