Las ondas de terahercios abarcan rangos de frecuencia entre el espectro infrarrojo (usado, por ejemplo, para la visión nocturna) y ondas de gigahercios (que encuentran su aplicación, entre otros, en conexiones Wi-Fi). Las ondas de terahercios permiten la detección de materiales que son indetectables en otras frecuencias. Sin embargo, el uso de estas ondas está severamente limitado por la ausencia de dispositivos y materiales adecuados que permitan controlarlas. Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), trabajando con la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETHZ) y dos equipos de investigación españoles, han desarrollado una técnica basada en el uso de grafeno, lo que permite un control potencialmente muy rápido tanto de la intensidad como de la polarización de la luz en terahercios. Este descubrimiento presentado en Comunicaciones de la naturaleza , allana el camino para un uso práctico de ondas de terahercios, en particular para imágenes y telecomunicaciones.

El grafeno es una capa atómica única de átomos de carbono que forman una red en forma de panal. Se encuentra por ejemplo en grafito, el componente principal de las varillas de lápiz. En el Departamento de Física de la Materia Cuántica de la Facultad de Ciencias de UNIGE, El equipo de Alexey Kuzmenko ha estado trabajando en las propiedades físicas del grafeno durante varios años. "La interacción entre la radiación de terahercios y los electrones en el grafeno es muy fuerte y, por lo tanto, hemos llegado a la hipótesis de que debería ser posible utilizar el grafeno para gestionar las ondas de terahercios". "Explica Kuzmenko.

Trabajando en el marco del proyecto europeo Graphene Flagship, Los científicos han creado un transistor basado en grafeno adaptado a ondas de terahercios. "Al combinar el campo eléctrico, lo que nos permite controlar la cantidad de electrones en el grafeno y, por lo tanto, permite que pase más o menos luz, con el campo magnético, que dobla las órbitas electrónicas, hemos podido controlar no solo la intensidad de las ondas de terahercios, sino también su polarización, "comenta Jean-Marie Poumirol, miembro del equipo de investigación de UNIGE y primer autor del estudio. "Es raro que se utilicen efectos puramente eléctricos para controlar los fenómenos magnéticos". Los científicos ahora pueden aplicar dicho control sobre una gama completa de frecuencias de terahercios.

Aplicaciones prácticas de ondas de terahercios

Hoy dia, El objetivo del equipo de investigación de UNIGE es pasar del prototipo, y desarrollar aplicaciones prácticas y nuevas oportunidades mediante el control de ondas de terahercios. Su objetivo es hacer que las ondas de terahercios sean competitivas industrialmente en los próximos años. Hay dos áreas principales de aplicación para esta innovación, el primero son las comunicaciones. "Usando una película de grafeno asociada con ondas de terahercios, potencialmente deberíamos poder enviar información totalmente segura a velocidades de aproximadamente 10 a 100 veces más rápidas que con Wi-Fi u ondas de radio, y hacerlo de forma segura en distancias cortas, ", explica Poumirol. Esto presentaría una ventaja significativa en las telecomunicaciones. El segundo ámbito de aplicación es el de la formación de imágenes. Al ser no ionizante, Las ondas de terahercios no alteran el ADN y, por lo tanto, son muy útiles en medicina. biología y farmacia. Adicionalmente, el control de la polarización circular de las ondas de terahercios permitirá distinguir entre diferentes simetrías (zurdas o diestras) de moléculas biológicas, que es una propiedad muy importante en aplicaciones médicas. Es más, Existe una aplicación potencialmente muy poderosa de estas olas en la seguridad nacional. Kuzmenko continúa, "Las ondas de terahercios son detenidas por metales y son sensibles a los plásticos y la materia orgánica. Esto podría conducir a medios más eficaces para detectar armas de fuego, drogas y explosivos transportados por personas, y tal vez podría servir como una herramienta para fortalecer la seguridad aeroportuaria ".