I circadori anu sviluppatu un chip estremamente finu cù un circuitu fotonicu integratu chì puderia esse adupratu per sfruttà u cusì dettu gap di terahertz - situatu trà 0,3-30 THz in u spettru elettromagneticu - per a spettroscopia è l'imaghjini.
Questa lacuna hè attualmente una spezia di zona morta tecnologica, chì descrive frequenze troppu veloci per l'elettronica è i dispositivi di telecomunicazione d'oghje, ma troppu lente per l'applicazioni ottiche è d'imaghjini.
Tuttavia, u novu chip di i scientifichi li permette avà di pruduce onde terahertz cù frequenza, lunghezza d'onda, ampiezza è fase persunalizate. Un tale cuntrollu precisu puderia permette di sfruttà a radiazione terahertz per applicazioni di prossima generazione sia in u duminiu elettronicu sia in quellu otticu.
U travagliu, realizatu trà EPFL, ETH Zurich è l'Università di Harvard, hè statu publicatu inCumunicazioni di Natura.
Cristina Benea-Chelmus, chì hà guidatu a ricerca in u Laboratoriu di Fotonica Ibrida (HYLAB) à a Scola d'Ingegneria di l'EPFL, hà spiegatu chì, mentre l'onde terahertz sò state prudutte in un ambiente di laburatoriu prima, l'approcci precedenti si basavanu principalmente nantu à cristalli in massa per generà e frequenze ghjuste. Invece, l'usu di u circuitu fotonicu da parte di u so laburatoriu, fattu di niobatu di litiu è finamente incisu à scala nanometrica da i collaboratori di l'Università di Harvard, rende l'approcciu assai più simplificatu. L'usu di un substratu di siliciu rende ancu u dispusitivu adattatu per l'integrazione in sistemi elettronichi è ottici.
«Generà onde à frequenze assai alte hè estremamente difficiule, è ci sò assai poche tecniche chì ponu generà li cù mudelli unichi», hà spiegatu. «Avà simu capaci di ingegnerizà a forma temporale esatta di l'onde terahertz - per dì essenzialmente: "Vogliu una forma d'onda chì s'assumiglia à questa".»
Per ghjunghje questu scopu, u laburatoriu di Benea-Chelmus hà cuncipitu a dispusizione di i canali di u chip, chjamati guide d'onda, in modu tale chì l'antenne microscopiche puderianu esse aduprate per trasmette onde terahertz generate da a luce di e fibre ottiche.
«U fattu chì u nostru dispusitivu utilizeghja digià un signale otticu standard hè veramente un vantaghju, perchè significa chì sti novi chip ponu esse aduprati cù laser tradiziunali, chì funzionanu assai bè è sò assai ben capiti. Significa chì u nostru dispusitivu hè cumpatibile cù e telecomunicazioni», hà enfatizatu Benea-Chelmus. Hà aghjustatu chì i dispusitivi miniaturizati chì mandanu è ricevenu signali in a gamma di terahertz puderanu ghjucà un rolu chjave in i sistemi mobili di sesta generazione (6G).
In u mondu di l'ottica, Benea-Chelmus vede un putenziale particulare per i chip di niobatu di litiu miniaturizati in spettroscopia è imaging. Oltre à esse non ionizzanti, l'onde terahertz anu una energia assai più bassa chè parechji altri tipi d'onde (cum'è i raggi X) attualmente aduprati per furnisce informazioni nantu à a cumpusizione di un materiale - ch'ellu sia un ossu o una pittura à l'oliu. Un dispositivu compactu è non distruttivu cum'è u chip di niobatu di litiu puderia dunque furnisce una alternativa menu invasiva à e tecniche spettrografiche attuali.
«Pudete imaginà l'inviu di radiazioni di terahertz attraversu un materiale chì vi interessa è l'analizamentu per misurà a risposta di u materiale, secondu a so struttura moleculare. Tuttu què da un apparechju più chjucu di una testa di fiammiferu», hà dettu.
Dopu, Benea-Chelmus prevede di cuncintrà si nantu à a mudificazione di e proprietà di e guide d'onda è di l'antenne di u chip per ingegnerizà forme d'onda cù ampiezze più grande, è frequenze è tassi di decadimentu più finamente sintonizzati. Vede ancu u putenziale per a tecnulugia terahertz sviluppata in u so laburatoriu per esse utile per l'applicazioni quantiche.
«Ci sò parechje dumande fundamentali da affruntà; per esempiu, simu interessati à sapè s'ellu pudemu aduprà tali chip per generà novi tipi di radiazioni quantiche chì ponu esse manipulate in scale di tempu estremamente brevi. Tali onde in a scienza quantica ponu esse aduprate per cuntrullà l'uggetti quantichi», hà cunclusu.
Data di publicazione: 14 di ferraghju 2023
