Като през терахерцово стъкло: шведските учени откриват един невидим свят

Изследване, което може да промени представата ни за реалността.

Според проучване, публикувано в списание Advanced Science, учени от университета в Линкьопинг, Швеция, са постигнали значителен пробив в технологията на терахерцовите вълни. Те са демонстрирали, че предаването на терахерцова светлина може да се контролира чрез преминаване през аерогел, състоящ се от целулоза и проводящ полимер. Това откритие обещава значителни подобрения в области като усъвършенстваната медицинска образна диагностика и комуникационните технологии. Постижението разкрива огромния потенциал на високочестотните терахерцови вълни.

Терахерцовият диапазон обхваща вълните, които попадат между микровълните и инфрачервената светлина в електромагнитния спектър. Той е с много висока честота. Поради тази причина много изследователи смятат, че терахерцовият диапазон има голям потенциал за използване в космическите изследвания, технологиите за сигурност и комуникационните системи, наред с още много други неща. В областта на медицинските изображения тя също би могла да бъде интересна алтернатива на рентгеновите лъчи, тъй като вълните могат да преминават през повечето непроводими материали, без да увреждат тъканите.

Въпреки това трябва да се преодолеят редица технологични бариери, за да могат да се използват широко терахерцовите сигнали. Например създаването на терахерцово излъчване по един наистина ефективен начин продължава да бъде предизвикателство. Освен това са необходими материали, които могат да приемат и регулират излъчването на терахерцовите вълни.

Изследователи от университета в Линкьопинг са разработили материал, в който поглъщането на терахерцовите сигнали може да се включва и изключва чрез редокс реакция. Материалът е аерогел – един от най-леките твърди материали в света.

„Той е като регулируем филтър за терахерцовата светлина. В едното състояние електромагнитният сигнал няма да бъде погълнат, а в другото състояние ще бъде. Това свойство би могло да бъде полезно за далечни сигнали от космоса или за радарни сигнали“, казва Шанджи Чен. Докторант в Лабораторията по органична електроника, LOE, към Университета в Линкьопинг.

Изследователите от Линкьопинг са използвали проводящия полимер PEDOT:PSS и целулоза, за да създадат своя аерогел. Те също така са проектирали аерогела с оглед на приложенията му на открито. Той е водоотблъскващ (хидрофобен) и може да се размразява по естествен начин чрез нагряване със слънчева светлина.

Проводимите полимери имат много предимства пред другите материали, използвани за създаване на регулирани материали. Наред с другите неща, те са биосъвместими, издръжливи и имат голяма възможност за регулиране. Регулируемостта произтича от възможността да се променя плътността на заряда в материала. Големите предимства на целулозата са сравнително ниските разходи за производство в сравнение с другите подобни материали. Както и фактът, че тя е възобновяем материал, което е от ключово значение за устойчивите приложения.

„Преносът на терахерцови вълни в широк честотен диапазон може да се контролира от около 13% до 91%, което е много голям диапазон на модулация“, казва Чаоян Куанг, докторант в LOE.