Con una longitud de onda de aproximadamente medio milímetro, La radiación de terahercios llena el espacio entre la luz visible y las ondas de radio. Esta radiación se presta muy bien a la medición en profundidad de las propiedades eléctricas de nuevos materiales, como ha demostrado el candidato a doctorado Niels van Hoof. Ayudó a construir un microscopio de terahercios único que se puede operar de forma totalmente remota, útil en una pandemia.

Desde una perspectiva científica, La radiación de terahercios es un bicho raro:atrapada entre la niñez y la edad adulta, tu puedes decir. O mejor dicho, sus ondas son demasiado cortas para la ingeniería eléctrica y demasiado largas para la física. En vista de esto, el físico Niels van Hoof, quien realizó su trabajo de doctorado en el grupo Surface Photonics liderado por Jaime Gómez Rivas (Física Aplicada), También se mantuvo en contacto con el grupo encabezado por la profesora Marion Matters de Ingeniería Eléctrica.

"Los dos grupos incluso crearon un spin-off juntos, TeraNova, ", dice." La empresa está gestionando el lanzamiento comercial del microscopio de terahercios que desarrollamos ". La polinización cruzada entre los dos grupos sanguíneos, cada uno con su propia jerga, hace que el campo especializado de la radiación de terahercios sea particularmente interesante, encuentra a Van Hoof.

Escáneres corporales

Más allá del laboratorio La radiación de terahercios se conoce principalmente en relación con los escáneres corporales utilizados en los aeropuertos. Muchos objetos son transparentes a la radiación de terahercios, explica el doctorando. "Pero los metales se comportan como un espejo perfecto para esta radiación porque conducen la electricidad. Esto hace que la radiación de terahercios sea muy adecuada para detectar armas".

Esta sensibilidad a la conductividad eléctrica agrega otra aplicación a la cartera de radiación de terahercios:estudiar materiales recién producidos en el laboratorio. Piense en todo tipo de estructuras elegantes como nanocables, que por su particular forma y composición exhiben propiedades electromagnéticas especiales.

Para analizar estos nuevos materiales, tenemos que acercarnos, como si fuera, en el objeto. Esto se puede hacer mediante una técnica llamada espectroscopia de campo cercano, un método que se ha utilizado con éxito en microscopía óptica durante medio siglo. Aquí, las estructuras más pequeñas que la longitud de onda de la luz que se utiliza se hacen visibles.

Superficie

"Al aplicar esta técnica a la radiación de terahercios, podemos detectar los campos eléctricos en la superficie de estructuras que son mucho más pequeños que la longitud de onda de la radiación, "explica Van Hoof." Esto nos permite lograr una resolución de entre tres y diez micrómetros. "En la configuración de medición, la muestra pasa por un detector en pasos de diez micrómetros mientras es iluminada por pulsos de radiación de terahercios." Esto nos permite medir el campo eléctrico local en función del tiempo. Usamos esta información para comprender por qué el material se comporta de cierta manera ".

Medidas como esta son casi imposibles de realizar con luz visible, dice el físico. "En el dominio óptico, no tiene más remedio que simular el comportamiento, mientras que en realidad podemos medirlo. Lo bueno del sistema es que es escalable; esto significa que cuando se trabaja con estructuras más pequeñas y las frecuencias correspondientemente más altas puede, en principio, esperar el mismo comportamiento. Por tanto, nuestras medidas tomadas con el microscopio de terahercios también son relevantes para otras partes del espectro electromagnético ".

Pulso láser

Un campo de investigación involucró a Van Hoof estudiando una variedad de materiales, incluido uno hecho de nanocables de plata de tejido suelto. "Barato, Posiblemente se podrían fabricar electrodos transparentes a partir de este material, para usar en, decir, células solares plásticas flexibles, ", explica." Si bien no podemos ver ningún nanocable individual con nuestro microscopio, podemos determinar las propiedades eléctricas relevantes. He trabajado con DIFFER en esto; hacen este tipo de materiales ".

Como segundo campo de investigación, estudió la pureza del material semiconductor. "Puede establecer esta pureza midiendo cuánto tiempo permanece conductor el material después de golpearlo con un pulso intenso de luz láser. Cuanto más largo sea el tiempo, cuanto más puro es el material. Esta es una información interesante para la industria de los semiconductores. Hemos ideado una forma de hacer esto sin que el pulso láser dañe el detector. Esto es tan único que se ha concedido una patente ".

Operación remota

Igualmente único es el hecho de que la configuración de medición construida por Van Hoof se puede operar de forma totalmente remota, a través de Internet. Como se explica en el cortometraje a continuación, esto resultó muy útil durante la última fase de su investigación; después de todo, esto coincidió con los bloqueos durante la pandemia de corona.