Los físicos de la Universidad de Sussex han desarrollado un extremadamente delgado, fuente de superficie semiconductora de gran área de terahercios, compuesto por unas pocas capas atómicas y compatible con las plataformas electrónicas existentes.

Las fuentes de terahercios emiten breves pulsos de luz que oscilan a "billones de veces por segundo". A esta escala, son demasiado rápidos para ser manejados por la electrónica estándar, y, hasta hace poco, demasiado lento para ser manejado por tecnologías ópticas. Esto tiene una gran importancia para la evolución de los dispositivos de comunicación ultrarrápidos por encima del límite de 300 GHz, como el requerido para la tecnología de telefonía móvil 6G, algo que sigue fundamentalmente más allá del límite de la electrónica actual.

Investigadores del Laboratorio Emergent Photonics (EPic) en Sussex, dirigido por el Director del Laboratorio de Fotónica Emergente (EPic), Profesor Marco Peccianti, son líderes en tecnología de emisión de terahercios de superficie habiendo logrado las fuentes de semiconductores de superficie más brillantes y delgadas demostradas hasta ahora. La región de emisión de su nuevo desarrollo, una fuente semiconductora de terahercios, es 10 veces más delgado de lo que se logró anteriormente, con rendimientos comparables o incluso mejores.

Las capas delgadas se pueden colocar sobre objetos y dispositivos existentes, lo que significa que pueden colocar una fuente de terahercios en lugares que hubieran sido inconcebibles de otra manera, Incluyendo objetos cotidianos, como una tetera o incluso una obra de arte, lo que abre un enorme potencial para la lucha contra la falsificación y el 'Internet de las cosas', así como dispositivos electrónicos previamente incompatibles. como un teléfono móvil de próxima generación.

Dr. Juan S. Totero Góngora, Becario de carrera temprana de Leverhulme en la Universidad de Sussex, dijo:"Desde una perspectiva física, Nuestros resultados proporcionan una respuesta largamente buscada que se remonta a la primera demostración de fuentes de terahercios basadas en láseres de dos colores. Los semiconductores se utilizan ampliamente en tecnologías electrónicas, pero en su mayoría han permanecido fuera del alcance de este tipo de mecanismo de generación de terahercios. Por lo tanto, nuestros hallazgos abren una amplia gama de interesantes oportunidades para las tecnologías de terahercios ".

Dr. Luke Peters, Investigador del proyecto TIMING del Consejo Europeo de Investigación en la Universidad de Sussex, dijo:"La idea de colocar fuentes de terahercios en lugares inaccesibles tiene un gran atractivo científico, pero en la práctica es muy desafiante. La radiación de terahercios puede tener un papel superlativo en la ciencia de los materiales, ciencias de la vida y seguridad. Sin embargo, sigue siendo ajeno a la mayor parte de la tecnología existente, incluidos los dispositivos que se comunican con los objetos cotidianos como parte del "Internet de las cosas" en rápida expansión. Este resultado es un hito en nuestro camino para acercar las funciones de terahercios a nuestra vida cotidiana ".

Situada entre microondas e infrarrojos en el espectro electromagnético, Las ondas de terahercios son una forma de radiación muy buscada en la investigación y la industria. Tienen una capacidad natural para revelar la composición material de un objeto penetrando fácilmente materiales comunes como el papel, ropa y plástico de la misma manera que lo hacen los rayos X, pero sin ser dañino.

Las imágenes de terahercios permiten "ver" la composición molecular de los objetos y distinguir entre diferentes materiales. Los desarrollos anteriores del equipo del profesor Peccianti mostraron las aplicaciones potenciales de las cámaras de terahercios, que podría ser transformador en la seguridad aeroportuaria, y escáneres médicos, como los que se utilizan para detectar cánceres de piel.

Uno de los mayores desafíos que enfrentan los científicos que trabajan en la tecnología de terahercios es que lo que se acepta comúnmente como una 'fuente intensa de terahercios' es débil y voluminoso en comparación con, por ejemplo, una bombilla. En muchos casos, la necesidad de materiales muy exóticos, como cristales no lineales, los hace difíciles de manejar y costosos. Este requisito plantea desafíos logísticos para la integración con otras tecnologías, como sensores y comunicaciones ultrarrápidas.

El equipo de Sussex ha superado estas limitaciones desarrollando fuentes de terahercios a partir de materiales extremadamente delgados (alrededor de 25 capas atómicas). Al iluminar un semiconductor de grado electrónico con dos tipos diferentes de luz láser, cada uno oscila a diferente frecuencia o color, fueron capaces de provocar la emisión de breves ráfagas de radiación de Terahercios.

Este avance científico ha sido buscado durante mucho tiempo por los científicos que trabajan en el campo desde la primera demostración de fuentes de terahercios basadas en láseres de dos colores a principios de la década de 2000. Fuentes de terahercios de dos colores basadas en mezclas especiales de gas, como el nitrógeno, argón o criptón, se encuentran entre las fuentes de mejor rendimiento disponibles en la actualidad. Semiconductores, ampliamente utilizado en tecnologías electrónicas, se han mantenido en su mayoría fuera del alcance de este tipo de mecanismo de generación de terahercios.