عالية التردد تيراهيرتز تتمتع الموجات بإمكانيات كبيرة لعدد من التطبيقات بما في ذلك الجيل التالي من التصوير الطبي والاتصالات. يمكن أن يكون Aerogels إضافة لطيفة لهذا.
وأظهر باحثون في جامعة لينشوبينغ بالسويد، في دراسة نشرت في مجلة العلوم المتقدمة، أنه يمكن ضبط انتقال ضوء تيراهيرتز عبر هلام هوائي مصنوع من السليلوز وبوليمر موصل. هذه خطوة مهمة لفتح المزيد من التطبيقات لموجات تيراهيرتز
إجراء ايروجيل البوليمر السليلوز وإعداد القياس البصري. حقوق الصورة: ثور بالخد/جامعة لينشوبينغ
يغطي نطاق تيراهيرتز الأطوال الموجية التي تقع بين الموجات الدقيقة والأشعة تحت الحمراء على الطيف الكهرومغناطيسي. لديها تردد عال جدا.
وبفضل هذا، يعتقد العديد من الباحثين أن نطاق تيراهيرتز لديه إمكانات كبيرة للاستخدام في استكشاف الفضاء وتكنولوجيا الأمن وأنظمة الاتصالات، من بين أمور أخرى. وفي التصوير الطبي، يمكن أيضًا أن يكون بديلاً مثيرًا للاهتمام لفحوصات الأشعة السينية حيث يمكن للموجات المرور عبر معظم المواد غير الموصلة دون الإضرار بأي نسيج.
ومع ذلك، هناك العديد من العوائق التكنولوجية التي يجب التغلب عليها قبل أن يتم استخدام إشارات تيراهيرتز على نطاق واسع. على سبيل المثال، من الصعب إنتاج إشعاع تيراهيرتز بطريقة فعالة، وهناك حاجة إلى مواد يمكنها استقبال وضبط انتقال موجات تيراهيرتز.
مرشح قابل للتعديل
طور الباحثون في جامعة لينشوبينغ الآن مادة يمكن تشغيل وإيقاف امتصاص إشارات تيراهيرتز من خلال تفاعل الأكسدة والاختزال. المادة عبارة عن هلام هوائي، وهي واحدة من أخف المواد الصلبة في العالم.
"إنه مثل مرشح قابل للتعديل لضوء تيراهيرتز. في إحدى الحالات، لن يتم امتصاص الإشارة الكهرومغناطيسية، وفي الحالة الأخرى يمكن امتصاصها. يقول شانجي تشن، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر الإلكترونيات العضوية، LOE، في جامعة لينكوبينج: "يمكن أن تكون هذه الخاصية مفيدة للإشارات بعيدة المدى من الفضاء أو إشارات الرادار".
استخدم الباحثون في لينشوبينغ بوليمر موصل، PEDOT:PSS، والسليلوز لإنشاء الهلام الهوائي الخاص بهم. كما قاموا بتصميم الإيروجيل مع وضع التطبيقات الخارجية في الاعتبار. إنه طارد للماء (كاره للماء) ويمكن إذابة الجليد بشكل طبيعي عن طريق التسخين بواسطة ضوء الشمس.
نطاق تعديل كبير
تتمتع البوليمرات الموصلة بالعديد من المزايا مقارنة بالمواد الأخرى المستخدمة لإنشاء مواد قابلة للضبط. من بين أشياء أخرى، فهي متوافقة حيويًا ومتينة ولها قدرة كبيرة على الضبط. تأتي قابلية الضبط من القدرة على تغيير كثافة الشحنة في المادة. تتمثل المزايا الكبيرة للسليلوز في تكلفة الإنتاج المنخفضة نسبيًا مقارنة بالمواد المماثلة الأخرى وأنه مادة متجددة تعتبر أساسية للتطبيقات المستدامة.
يقول تشاويانج كوانج، باحث ما بعد الدكتوراه في LOE: "يمكن تنظيم نقل موجات تيراهيرتز في نطاق ترددي واسع يتراوح بين حوالي 13% و91%، وهو نطاق تعديل كبير جدًا".
تم تمويل الدراسة من قبل، من بين جهات أخرى، مجلس البحوث السويدي، ومؤسسة البحوث الاستراتيجية، ومؤسسة تدويل التعليم العالي والبحث، ومؤسسة نوت وأليس والنبرغ، ومركز فالينبرغ لعلوم الخشب، ومن خلال المبادرة الاستراتيجية للحكومة السويدية. في المواد الوظيفية الجديدة، AFM، في جامعة لينشوبينغ.
المادة: ممتصات تيراهيرتز ذات النطاق العريض القابلة للتحويل بناءً على إجراء هلام هوائي بوليمر السليلوز; تشاويانغ كوانغ، شانغزي تشين، مين لوه، كيلون تشانغ، شياو صن، شاوبو هان، كينغكينغ وانغ، فاليري ستانيشيف، فانيا داراكشيفا، ريفيرانت كريسبين، ماتس فالمان، دان تشاو، كيي وين، ماغنوس بي جونسون؛ العلوم المتقدمة، تم نشره على الإنترنت في 23 نوفمبر 2023. DOI: 10.1002/advs.202305898
حقائق: يغطي نطاق تيراهيرتز الأطوال الموجية التي تقع بين الموجات الدقيقة والأشعة تحت الحمراء على الطيف الكهرومغناطيسي. يتراوح عرض الموجات بين 0.1 و1 ملليمتر، ويبلغ ترددها 0.3 تيراهيرتز على الأقل و30 تيراهيرتز على الأكثر. 1 تيراهيرتز يعني أنه يتم إرسال أو استقبال 1000 مليار موجة في ثانية واحدة.
كتبه أندرس تورنهولم
المصدر جامعة لينشوبينج
