Kõrgsagedus- terahertsi lainetel on suur potentsiaal paljude rakenduste jaoks, sealhulgas järgmise põlvkonna meditsiinilise pildistamise ja side jaoks. Aerogeelid võiksid olla sellele kena lisand.
Rootsi Linköpingi ülikooli teadlased näitasid ajakirjas Advanced Science avaldatud uuringus, et terahertsvalguse ülekandumist läbi tselluloosist ja juhtivast polümeerist valmistatud aerogeeli on võimalik häälestada. See on oluline samm terahertsilainete jaoks rohkemate rakenduste avamiseks
Juhtiv polümeer-tselluloos aerogeel ja optiline mõõteseade. Pildi krediit: Thor Balkhed / Linköpingi ülikool
Terahertsivahemik hõlmab lainepikkusi, mis jäävad elektromagnetilise spektri mikrolainete ja infrapunavalguse vahele. Sellel on väga kõrge sagedus.
Tänu sellele usuvad paljud teadlased, et terahertsivahemikul on muu hulgas suur potentsiaal kasutada kosmoseuuringutes, turvatehnoloogias ja sidesüsteemides. Meditsiinilises pildistamises võib see olla ka huvitav aseaine röntgenuuringutele, kuna lained võivad läbida enamiku mittejuhtivaid materjale ilma kudesid kahjustamata.
Enne terahertssignaalide laialdast kasutamist tuleb aga ületada mitmeid tehnoloogilisi takistusi. Näiteks terahertskiirgust on raske tõhusalt luua ning vaja on materjale, mis suudavad vastu võtta ja reguleerida terahertslainete ülekannet.
Reguleeritav filter
Linköpingi ülikooli teadlased on nüüdseks välja töötanud materjali, mille terahertsi signaalide neeldumist saab redoksreaktsiooni kaudu sisse ja välja lülitada. Materjaliks on aerogeel, mis on üks maailma kergemaid tahkeid materjale.
"See on nagu terahertsvalguse reguleeritav filter. Ühes olekus elektromagnetilist signaali ei neelduta ja teises olekus võib. See omadus võib olla kasulik kosmose- või radarisignaalide pikamaasignaalide jaoks, ”ütleb Linköpingi ülikooli orgaanilise elektroonika laboratooriumi LOE järeldoktor Shangzhi Chen.
Linköpingi teadlased kasutasid oma aerogeeli loomiseks juhtivat polümeeri PEDOT:PSS ja tselluloosi. Samuti kujundasid nad aerogeeli välistingimustes kasutatavaid rakendusi silmas pidades. See on ühtaegu vetthülgav (hüdrofoobne) ja seda saab loomulikult sulatada päikesevalguse toimel.
Suur modulatsioonivahemik
Juhtivatel polümeeridel on palju eeliseid teiste häälestatavate materjalide loomiseks kasutatavate materjalide ees. Muuhulgas on need bioühilduvad, vastupidavad ja suurepärase häälestamisvõimega. Häälestatavus tuleneb võimalusest muuta materjali laengutihedust. Tselluloosi suurteks eelisteks on suhteliselt madalad tootmiskulud võrreldes teiste sarnaste materjalidega ja taastuv materjal, mis on jätkusuutlike rakenduste võtmeks.
"Terahertslainete ülekandmist laias sagedusvahemikus saab reguleerida vahemikus umbes 13% kuni 91%, mis on väga suur modulatsioonivahemik," ütleb LOE järeldoktor Chaoyang Kuang.
Uuringut rahastasid muuhulgas Rootsi Teadusnõukogu, Strateegilise Uurimise Sihtasutus, Kõrghariduse ja Teadusuuringute Rahvusvahelistumise Sihtasutus, Knut ja Alice Wallenbergi Fond, Wallenbergi Puiduteaduskeskus ning Rootsi valitsuse strateegilise algatuse kaudu. uutes funktsionaalsetes materjalides, AFM, Linköpingi ülikoolis.
Artikkel: Lülitavad lairiba terahertsi neeldurid, mis põhinevad juhtivatel polümeer-tselluloosi aerogeelidel; 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; Täiustatud teadus, avaldatud veebis 23. novembril 2023. DOI: 10.1002/advs.202305898
Faktid: Terahertsivahemik hõlmab lainepikkusi, mis jäävad elektromagnetilise spektri mikrolainete ja infrapunavalguse vahele. Lainete laius on vahemikus 0.1 kuni 1 millimeeter ja sagedus on vähemalt 0.3 terahertsi ja maksimaalselt 30 terahertsi. 1 teraherts tähendab, et ühes sekundis saadetakse või võetakse vastu 1000 miljardit lainet.
Kirjutas Anders Törneholm
Allikas: Linköpingi ülikool
