Sensores portátiles de mano para detectar explosivos, sensores portátiles que pueden detectar agentes químicos, dispositivos compactos para la identificación rápida y precisa de defectos en chips informáticos, así como avanzados, Las técnicas de imágenes no invasivas que podrían detectar tumores diminutos podrían convertirse en una realidad antes de lo esperado, ya que los investigadores de todo el mundo están estudiando activamente nuevas formas de explotar la tecnología de terahercios (THz). Dar un gran impulso a este esfuerzo de investigación global es un gran avance tecnológico en la tecnología de terahercios logrado por investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS).

Dirigido por el profesor asociado Yang Hyunsoo y el Dr. Wu Yang del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Facultad de Ingeniería de NUS y del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de NUS, El equipo de investigación ha desarrollado con éxito emisores de THz de alto rendimiento y baja potencia que podrían producirse en masa a bajo costo. abordar un desafío crítico para la aplicación industrial de la tecnología THz. Estos emisores de THz, que se utilizan para la generación de ondas THz, también puede funcionar en superficies flexibles sin comprometer el rendimiento.

El equipo de investigación publicó los hallazgos de su estudio en la revista científica. Materiales avanzados el 25 de enero de 2017. Esta invención se logró en colaboración con investigadores del Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales de la Agencia de Ciencia de Singapur, Tecnología e Investigación, así como la Universidad de Tongji en China.

"Nuestro invento es un gran paso adelante en la tecnología THz y creemos que esto acelerará enormemente su aplicación en varios campos. Por ejemplo, en el ámbito de la vigilancia de la seguridad, Nuestra invención puede contribuir a la miniaturización de voluminosos sistemas THz que se utilizarán en la detección de productos químicos peligrosos y explosivos para la protección contra amenazas hostiles. Los dispositivos de detección de THz asequibles y de alto rendimiento también podrían mejorar el diagnóstico de enfermedades y beneficiar a los pacientes. Es más, Fabricar nuestro dispositivo en una superficie flexible también abre muchas posibilidades interesantes para que se incorpore en dispositivos portátiles, ", explicó el profesor asociado Yang.

Haciendo ondas en terahercios

Las ondas de THz han atraído mucha atención en las últimas dos décadas, ya que tienen aplicaciones prometedoras en una amplia gama de áreas de la medicina, vigilancia a la informática y la comunicación. THz ondas, que tienen longitudes de onda que van desde decenas de micrones hasta unos pocos milímetros, ocupan el espacio entre las microondas y las ondas de luz infrarroja en el espectro electromagnético.

Al ser no ionizante y no destructivo, Las ondas de THz pueden atravesar materiales no conductores como la ropa, papel, madera y ladrillo, haciéndolos ideales para aplicaciones en áreas como el diagnóstico de cáncer, detección de productos químicos, drogas y explosivos, análisis de recubrimientos y control de calidad de chips de circuitos integrados. Sin embargo, las fuentes actuales de THz son grandes, sistemas multicomponente que son pesados ​​y costosos. Estos sistemas también son difíciles de transportar, funcionar, y mantener.

Por eso, el flexible, Las fuentes de radiación de THz de bajo costo desarrolladas por el equipo de investigación allanan el camino para una mayor adopción de la tecnología de THz y contribuyen a la comercialización de una amplia gama de aplicaciones de THz.

Bajo costo, emisores de THz flexibles y de baja potencia

"Los métodos tradicionales de generación de ondas THz, como a través de la excitación de cristales electro-ópticos o antenas fotoconductoras, a menudo requieren láseres de alta potencia costosos y voluminosos o procesos de fabricación de dispositivos extremadamente costosos y sofisticados. Los emisores de THz de nuestro equipo han mostrado un mejor rendimiento en comparación con los dispositivos existentes en muchos aspectos. Al mismo tiempo, también hemos desarrollado un proceso de fabricación para producir estos nuevos emisores de THz en grandes cantidades a bajo costo, "dijo el Dr. Wu, quien es el primer autor del estudio.

Desarrollado utilizando heteroestructuras metálicas de película fina de 12 nanómetros de espesor, las nuevas fuentes de radiación emiten ondas THz de banda ancha con una potencia de salida superior a la de un emisor de cristal electroóptico rígido estándar de 500 micrómetros de espesor. Además, los nuevos emisores pueden ser alimentados por un láser de baja potencia, por tanto, reduciendo sustancialmente el coste operativo.

El equipo de investigación también ideó una novela, técnica de fabricación de bajo costo para producir los emisores. Se puede depositar una película grande a escala de obleas y posteriormente cortar en cubitos en una gran cantidad de dispositivos listos para usar, haciendo que este método de producción sea comercialmente escalable. El equipo de investigación también probó su dispositivo en superficies flexibles y descubrió que su rendimiento no se veía comprometido a pesar de estar sujeto a una gran curvatura de flexión.

Avanzando el equipo planea construir un sistema de espectroscopía compacto usando tecnología THz basado en sus emisores avanzados de THz. Los investigadores también buscan mejorar la emisión de THz para longitudes de onda específicas, que será beneficioso para una amplia gama de estudios y aplicaciones relacionados con THz. El equipo de investigación ha presentado una patente para la invención y espera trabajar con socios de la industria para explorar más a fondo las diversas aplicaciones de esta nueva tecnología.