Alta frequenza terahertz Le onde hanno un grande potenziale per una serie di applicazioni, tra cui l’imaging e la comunicazione medica di prossima generazione. Gli aerogel potrebbero essere una bella aggiunta a questo.
I ricercatori dell’Università di Linköping, in Svezia, hanno dimostrato, in uno studio pubblicato sulla rivista Advanced Science, che la trasmissione della luce terahertz attraverso un aerogel fatto di cellulosa e un polimero conduttore può essere regolata. Questo è un passo importante per sbloccare più applicazioni per le onde terahertz
Conduzione di aerogel di cellulosa polimerica e configurazione di misurazione ottica. Credito immagine: Thor Balkhed/Università di Linköping
La gamma dei terahertz copre le lunghezze d'onda che si trovano tra le microonde e la luce infrarossa nello spettro elettromagnetico. Ha una frequenza molto alta.
Grazie a ciò, molti ricercatori ritengono che la gamma dei terahertz abbia un grande potenziale per l'uso, tra l'altro, nell'esplorazione spaziale, nella tecnologia di sicurezza e nei sistemi di comunicazione. Nell'imaging medico, può anche essere un interessante sostituto degli esami a raggi X poiché le onde possono attraversare la maggior parte dei materiali non conduttivi senza danneggiare alcun tessuto.
Tuttavia, ci sono diverse barriere tecnologiche da superare prima che i segnali terahertz possano essere ampiamente utilizzati. Ad esempio, è difficile creare radiazioni terahertz in modo efficiente e sono necessari materiali in grado di ricevere e regolare la trasmissione delle onde terahertz.
Filtro regolabile
I ricercatori dell'Università di Linköping hanno ora sviluppato un materiale il cui assorbimento dei segnali terahertz può essere attivato e disattivato attraverso una reazione redox. Il materiale è un aerogel, uno dei materiali solidi più leggeri al mondo.
“È come un filtro regolabile per la luce terahertz. In uno stato, il segnale elettromagnetico non verrà assorbito, nell'altro sì. Questa proprietà può essere utile per segnali a lungo raggio provenienti dallo spazio o segnali radar”, afferma Shangzhi Chen, postdoc presso il Laboratorio di elettronica organica, LOE, presso l’Università di Linköping.
I ricercatori di Linköping hanno utilizzato un polimero conduttore, PEDOT:PSS, e cellulosa per creare il loro aerogel. Hanno anche progettato l’aerogel pensando alle applicazioni esterne. È idrorepellente (idrofobo) e può essere scongelato naturalmente tramite riscaldamento mediante luce solare.
Ampio range di modulazione
I polimeri conduttori presentano molti vantaggi rispetto ad altri materiali utilizzati per creare materiali sintonizzabili. Tra le altre cose, sono biocompatibili, durevoli e hanno una grande capacità di essere sintonizzati. La sintonizzabilità deriva dalla capacità di modificare la densità di carica nel materiale. I grandi vantaggi della cellulosa sono il costo di produzione relativamente basso rispetto ad altri materiali simili e il fatto che si tratta di un materiale rinnovabile, fondamentale per applicazioni sostenibili.
"La trasmissione delle onde terahertz in un'ampia gamma di frequenze potrebbe essere regolata tra il 13% e il 91% circa, che è una gamma di modulazione molto ampia", afferma Chaoyang Kuang, postdoc presso LOE.
Lo studio è stato finanziato, tra gli altri, dal Consiglio svedese della ricerca, dalla Fondazione per la ricerca strategica, dalla Fondazione per l'internazionalizzazione dell'istruzione superiore e della ricerca, dalla Fondazione Knut e Alice Wallenberg, dal Centro scientifico Wallenberg Wood e attraverso l'iniziativa strategica del governo svedese in nuovi materiali funzionali, AFM, presso l'Università di Linköping.
Articolo: Assorbitori Terahertz a banda larga commutabili basati su aerogel conduttori di cellulosa polimerica; 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; Scienza avanzata, pubblicato online il 23 novembre 2023. DOI: 10.1002/advs.202305898
I fatti: La gamma dei terahertz copre le lunghezze d'onda che si trovano tra le microonde e la luce infrarossa nello spettro elettromagnetico. Le onde hanno una larghezza compresa tra 0.1 e 1 millimetro e la frequenza è di almeno 0.3 terahertz e al massimo di 30 terahertz. 1 terahertz significa che in un secondo vengono inviate o ricevute 1000 miliardi di onde.
Scritto da Anders Torneholm
Fonte: Università di Linköping
