Ikertzaileek zirkuitu fotoniko integratu bat duen txipa oso mehe bat garatu dute, espektro elektromagnetikoko 0,3-30 THz artean dagoen terahertz hutsunea ustiatzeko erabil daitekeena espektroskopia eta irudigintzarako.
Hutsune hau gaur egun eremu hil teknologiko bat da, gaur egungo elektronika eta telekomunikazio gailuetarako azkarregiak diren maiztasunak deskribatzen dituena, baina optika eta irudi aplikazioetarako motelegiak direnak.
Hala ere, zientzialarien txip berriak orain terahertz uhinak sortzeko aukera ematen die maiztasun, uhin-luzera, anplitude eta fase pertsonalizatuekin. Kontrol zehatz horrek terahertz erradiazioa hurrengo belaunaldiko aplikazioetarako aprobetxatzea ahalbidetuko luke, bai arlo elektronikoan bai optikoan.
EPFL, ETH Zurich eta Harvardeko Unibertsitatearen artean egindako lana argitaratu da.Natura Komunikazioak.
Cristina Benea-Chelmusek, EPFLko Ingeniaritza Eskolako Fotonika Hibridoen Laborategian (HYLAB) ikerketa zuzendu zuenak, azaldu zuen terahertz uhinak laborategi batean lehenago sortu izan diren arren, aurreko hurbilketek kristal masiboetan oinarritu direla batez ere maiztasun egokiak sortzeko. Horren ordez, bere laborategiak litio niobatoz egindako eta Harvard Unibertsitateko kolaboratzaileek nanometro eskalan fin grabatutako zirkuitu fotonikoa erabiltzeak hurbilketa askoz errazagoa ahalbidetzen du. Siliziozko substratu bat erabiltzeak gailua sistema elektroniko eta optikoetan integratzeko ere egokia egiten du.
«Maiztasun oso altuetan uhinak sortzea oso erronka handia da, eta oso teknika gutxi daude eredu bereziekin sortzeko gai direnak», azaldu zuen. «Orain gai gara terahertz uhinen forma tenporal zehatza diseinatzeko; funtsean, esateko: 'Honelako itxura duen uhin-forma bat nahi dut'».
Horretarako, Benea-Chelmusen laborategiak txiparen kanalen antolamendua, uhin-gidak izenekoak, diseinatu zuen, antena mikroskopikoak zuntz optikoetatik sortutako argiak sortutako terahertz uhinak emititzeko erabil zitezen.
«Gure gailuak dagoeneko seinale optiko estandar bat erabiltzen duela abantaila handia da, txip berri hauek laser tradizionalekin erabil daitezkeelako, oso ondo funtzionatzen baitute eta oso ondo ulertzen baitira. Horrek esan nahi du gure gailua telekomunikazioekin bateragarria dela», azpimarratu zuen Benea-Chelmusek. Gaineratu zuen terahertz-tarteko seinaleak bidali eta jasotzen dituzten gailu miniaturizatuek funtsezko zeregina izan dezaketela seigarren belaunaldiko sistema mugikorretan (6G).
Optikaren munduan, Benea-Chelmusek potentzial berezia ikusten du litio niobatozko txip miniaturizatuetan espektroskopian eta irudigintzan. Ionizatzaileak ez izateaz gain, terahertz uhinak askoz energia gutxiagokoak dira material baten konposizioari buruzko informazioa emateko erabiltzen diren beste uhin mota askorekin alderatuta (adibidez, X izpiak), hezurra edo olio-pintura izan. Beraz, litio niobatozko txipa bezalako gailu trinko eta ez-suntsitzaile batek alternatiba gutxiago inbaditzailea eman lezake egungo teknika espektrografikoei.
«Imajina dezakezu terahertz erradiazioa interesatzen zaizun material batetik bidaltzea eta materialaren erantzuna neurtzeko aztertzea, bere egitura molekularraren arabera. Hori guztia pospolo-buru bat baino txikiagoa den gailu batetik», esan zuen.
Ondoren, Benea-Chelmusek txiparen uhin-gida eta antenen propietateak doitzean zentratu nahi du arreta, anplitude handiagoak eta maiztasun eta gainbehera-tasa finagoak dituzten uhin-formak sortzeko. Bere laborategian garatutako terahertz teknologiak aplikazio kuantikoetarako erabilgarria izan daitekeela ere ikusten du.
«Oinarrizko galdera asko daude jorratu beharrekoak; adibidez, interesatzen zaigu ea txip horiek erabil ditzakegun denbora-eskala oso laburretan manipulatu daitezkeen erradiazio kuantiko mota berriak sortzeko. Zientzia kuantikoan uhin horiek erabil daitezke objektu kuantikoak kontrolatzeko», ondorioztatu zuen.
Argitaratze data: 2023ko otsailaren 14a
