Colimador ultrafino de metasuperficie de terahercios para mejorar la potencia Crédito:Takehito Suzuki, TUAT
Radiación de terahercios, o rayos T, apenas ha sido explotado en comparación con la mayor parte del resto del espectro electromagnético. Sin embargo, los rayos T tienen aplicaciones potenciales en las comunicaciones inalámbricas de próxima generación (6G / 7G), sistemas de seguridad, biomedicina, e incluso historia del arte. Un nuevo dispositivo para controlar los rayos T utilizando una 'metasuperficie' especialmente diseñada con propiedades que no se encuentran en la naturaleza podría comenzar a realizar este potencial.
Los hallazgos se publican en la revista revisada por pares. Óptica Express el 13 de julio, 2020.
La 'brecha de terahercios' es un término utilizado por los ingenieros para describir la poca tecnología que existe que hace uso de la banda de frecuencia en el espectro electromagnético que se encuentra entre las microondas y la radiación infrarroja:radiación de terahercios (también llamada rayos T).
Si bien es sencillo generar y manipular microondas y radiación infrarroja, Las tecnologías prácticas que operan a temperatura ambiente y que pueden hacer lo mismo con los rayos T son ineficientes y poco prácticas. Esto es una gran vergüenza, ya que las propiedades de los rayos T los harían extremadamente útiles si pudiéramos aprovecharlos.
Los rayos T pueden penetrar objetos opacos como los rayos X, pero son no ionizantes, mucho más seguro. También pueden pasar por la ropa, madera, plástica, y cerámica, también son de interés para el sector de la seguridad y la vigilancia para obtener imágenes en tiempo real para identificar armas o explosivos ocultos. Por esta misma razón Las aplicaciones de radiación de terahercios también son prometedoras para la ciencia del patrimonio cultural, ofreciendo a los historiadores del arte y los museos una opción sin riesgo de radiación para la investigación de artefactos que van desde pinturas hasta momias.
Tecnología de terahercios que permite generar, detección, y la aplicación de ondas de terahercios ha despegado en la última década aproximadamente, cerrando un poco la brecha de terahercios. Pero el rendimiento y las dimensiones de los componentes ópticos convencionales capaces de manipular ondas de terahercios no se han mantenido al día con este rápido desarrollo. Una razón es la falta de materiales naturales adecuados para la banda de ondas de terahercios.
Sin embargo, Los investigadores de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio (TUAT) dirigidos por el profesor asociado e ingeniero de ondas de terahercios Takehito Suzuki han desarrollado recientemente un componente óptico que puede manipular los rayos T más fácilmente y de manera práctica, utilizando un material que no ocurre. en naturaleza.
Convencionalmente un colimador:un dispositivo que reduce los rayos u ondas, Por lo general, que consiste en una lente curva o un espejo, que puede manipular los rayos T, es una estructura tridimensional voluminosa hecha de materiales naturales.
Pero los investigadores de TUAT Takehito Suzuki, Kota Endo, y Satoshi Kondoh han ideado un colimador como un plano ultrafino (2,22 micrómetros) hecho de una "metasuperficie", un material que está diseñado para tener propiedades que son imposibles o difíciles de encontrar en la naturaleza. Estas propiedades no provienen de cualquier sustancia base de metal o plástico de la que estén compuestos, sino de la geometría y la disposición del material en pequeños patrones repetidos que pueden doblar las ondas electromagnéticas de una manera que las sustancias naturales no pueden.
En este caso, el material tiene un índice de refracción extremadamente alto (la velocidad con la que la luz viaja a través de él) y una reflectancia baja (proporción de luz reflejada después de golpear una superficie). El colimador consta de 339 pares de metaátomos dispuestos de modo que el índice de refracción aumente de forma concéntrica desde el exterior hacia el centro del dispositivo.
"El diseño de la metasuperficie no tiene precedentes, "dijo Suzuki, "entregando un rendimiento mucho mayor que debería acelerar el desarrollo de una amplia gama de aplicaciones, incluyendo comunicaciones inalámbricas de próxima generación (6G / 7G) e incluso dispositivos de control de radiación térmica ".