微米和纳米科技材料

纳米级设备可产生高功率太赫兹波

纳米级设备可产生高功率太赫兹波

配置在柔性基片上的纳米太赫兹波发生器。

太赫兹(THz)波在电磁波谱中介于微波和红外辐射之间,振荡频率为每秒1000亿~30万亿周期。它可以穿透纸张、衣物、木材和墙壁,还能用于空气污染探测和大量数据的快速无线传输。此外,THz波是一种非电离辐射,安全性较好。然而,尽管THz波具有良好的应用前景,其装置的制造成本却较高且工艺复杂,因此限制它的应用。

据《自然》杂志近日报道,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员开发的新技术有望突破THz波发生器的发展瓶颈,他们构建了一款纳米设备,能够产生高功率THz波。这种新型纳米太赫兹波发生器可以与芯片和柔性基片融合,因此在未来或能直接安装在智能手机等手持式设备中。

目前,传统的电子设备只能以每皮秒1伏特的速度转换电压,这对高功率THz波的需求来说,实在是太慢了。能源与宽带隙电子研究实验室(PWERLab)研究人员Elison Matioli教授等开发的紧凑型廉价纳米器件,可以在短时间内,利用微型光源产生高强度波。

该设备能够产生强大的“瞬时火花”,使电压在一皮秒内从10伏特(或更低)增加到100伏特,每秒钟可以发出多达5000万个信号。当它与连接天线后,就能够产生并辐射高功率的THz波。Matioli教授说:“新型纳米器件的性能提升了10倍左右,它可以同时产生高能、高频脉冲。我们用最先进的纳米技术重新审视了等离子体的旧领域,突破了高频与高能无法兼得的限制。”

论文作者、博士生Mohammad Samizadeh Nikoo补充说:“一方面,这种纳米设备表现出极高水准的简易性和廉价性。另一方面,它的性能也十分出色。此外,研究人员还能将纳米波发生器与晶体管等其它电子设备进行集成。我们认为,纳米等离子体有望为超高速电子学领域塑造一个光明的未来。”

编译:雷鑫宇 审稿:alone 责编: 张梦

期刊来源:《自然》

期刊编号:0028-0836

原文链接:https://actu.epfl.ch/news/a-nanoscale-device-that-can-see-through-walls/

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/epfd-and032520.php

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