Hoë-frekwensie terahertz golwe het groot potensiaal vir 'n aantal toepassings, insluitend die volgende generasie mediese beelding en kommunikasie. Aerogels kan 'n goeie toevoeging tot hierdie wees.
Navorsers aan die Universiteit van Linköping, Swede, het in 'n studie wat in die vaktydskrif Advanced Science gepubliseer is, getoon dat die transmissie van terahertz-lig deur 'n aerogel gemaak van sellulose en 'n geleidende polimeer ingestel kan word. Dit is 'n belangrike stap om meer toepassings vir terahertz-golwe te ontsluit
Geleidende polimeer-sellulose aerogel en optiese meetopstelling. Beeldkrediet: Thor Balkhed/Linköping Universiteit
Die terahertz-reeks dek golflengtes wat tussen mikrogolwe en infrarooi lig op die elektromagnetiese spektrum lê. Dit het 'n baie hoë frekwensie.
Danksy dit glo baie navorsers dat die terahertz-reeks groot potensiaal het vir gebruik in onder meer ruimteverkenning, sekuriteitstegnologie en kommunikasiestelsels. In mediese beeldvorming kan dit ook 'n interessante plaasvervanger vir X-straalondersoeke wees aangesien die golwe deur die meeste nie-geleidende materiale kan gaan sonder om enige weefsel te beskadig.
Daar is egter verskeie tegnologiese hindernisse om te oorkom voordat terahertz-seine wyd gebruik kan word. Dit is byvoorbeeld moeilik om terahertz-straling op 'n doeltreffende manier te skep en materiaal wat die transmissie van terahertz-golwe kan ontvang en aanpas, is nodig.
Verstelbare filter
Navorsers aan die Universiteit van Linköping het nou 'n materiaal ontwikkel waarvan die absorpsie van terahertz-seine deur 'n redoksreaksie aan- en afgeskakel kan word. Die materiaal is 'n aerogel, wat een van die wêreld se ligste soliede materiale is.
"Dit is soos 'n verstelbare filter vir terahertz-lig. In een toestand sal die elektromagnetiese sein nie geabsorbeer word nie en in die ander toestand kan dit. Daardie eienskap kan nuttig wees vir langafstandseine van ruimte- of radarseine,” sê Shangzhi Chen, postdoktoraat by die Laboratorium vir Organiese Elektronika, LOE, aan die Universiteit van Linköping.
Die Linköping-navorsers het 'n geleidende polimeer, PEDOT:PSS, en sellulose gebruik om hul aerogel te skep. Hulle het ook die aerogel ontwerp met buitelugtoepassings in gedagte. Dit is beide waterafstotend (hidrofobies) en kan natuurlik deur verhitting deur sonlig ontvries word.
Groot modulasiereeks
Geleidende polimere het baie voordele bo ander materiale wat gebruik word om verstelbare materiale te skep. Hulle is onder meer bioversoenbaar, duursaam en het 'n uitstekende vermoë om ingestel te word. Die verstelbaarheid kom van die vermoë om die ladingsdigtheid in die materiaal te verander. Die groot voordele van sellulose is die relatief lae produksiekoste in vergelyking met ander soortgelyke materiale en dat dit 'n hernubare materiaal is wat die sleutel is vir volhoubare toepassings.
"Die transmissie van terahertz-golwe in 'n breë frekwensiereeks kan tussen ongeveer 13 % en 91 % gereguleer word, wat 'n baie groot modulasiereeks is," sê Chaoyang Kuang, postdoktor by LOE.
Die studie is befonds deur onder andere die Sweedse Navorsingsraad, die Stigting vir Strategiese Navorsing, die Stigting vir Internasionalisering van Hoër Onderwys en Navorsing, die Knut en Alice Wallenberg-stigting, die Wallenberg Wood Science Centre, en deur die Sweedse regering se strategiese inisiatief in nuwe funksionele materiale, AGS, aan die Universiteit van Linköping.
Artikel: Skakelbare breëband Terahertz-absorbeerders gebaseer op geleidende polimeer-sellulose-aerogels; Chaoyang Kuang, Shangzhi Chen, Min Luo, Qilun Zhang, Xiao Sun, Shaobo Han, Qingqing Wang, Vallery Stanishev, Vanya Darakchieva, Reverant Crispin, Mats Fahlman, Dan Zhao, Qiye Wen, Magnus P. Jonsson; Gevorderde wetenskap, aanlyn gepubliseer 23 November 2023. DOI: 10.1002/advs.202305898
feite: Die terahertz-reeks dek die golflengtes wat tussen mikrogolwe en infrarooi lig op die elektromagnetiese spektrum lê. Die golwe het 'n breedte van tussen 0.1 en 1 millimeter en die frekwensie is minstens 0.3 terahertz en hoogstens 30 terahertz. 1 terahertz beteken dat 1000 miljard golwe in een sekonde gestuur of ontvang word.
Geskryf deur Anders Törneholm
Bron: Linköping Universiteit
