Tá teicneolaíocht Terahertz (THz) úsáideach in iarratais ar nós íomháú bithleighis, teileachumarsáid agus ardchórais braite. Mar sin féin, mar gheall ar nádúr uathúil na dtonnta leictreamaighnéadacha sa raon 0.1 go 10 terahertz, bhí sé deacair comhpháirteanna ardfheidhmíochta a fhorbairt a léiríonn fíor-acmhainneacht na teicneolaíochta terahertz. Is dúshlán ollmhór fós é dearadh páirteanna nach bhfuil riachtanach go bunúsach, amhail scagairí agus ionsúirí.
Ar ámharaí an tsaoil, d’fhéadfadh réitigh nuálaíocha ar na fadhbanna seo a bheith mar thoradh ar ardú meite-ábhair. A bhuí le dul chun cinn i dteicneolaíochtaí monaraithe agus próiseála, is féidir anois micreastruchtúir phatrúin déthoiseach (2D) a dhéanamh le hairíonna uathúla leictreamaighnéadacha sa raon terahertz, rud a cheadaíonn rialú gan fasach ar chomharthaí ag na minicíochtaí sin.
Cé go bhfuil éagsúlacht meitea-ábhair 2D (nó "hipersurfaces") molta d'ábhair ionsúcháin tonnta, tá teorainneacha tromchúiseacha fós ag an gcuid is mó acu. Fadhb choitianta is ea, a luaithe a shainaithnítear agus a dhéantar modhanna struchtúracha ábhar ionsúcháin hyperdromchla, go bhfuil a airíonna leictreamaighnéadacha socraithe.
Cuireann an neamh-tunability seo teorainn le feidhmchláir fhéideartha na bhfeistí sin. Ar an láimh eile, cé go bhfuil maolaitheoirí hipeardhromchla miotail-bhunaithe tunable ann, moltar úsáid sraitheanna tanaí miotail a dhíspreagadh. Tá sé seo mar gheall ar roinnt míbhuntáistí, mar shampla an deacracht a bhaineann leis na struchtúir riachtanacha a dhéanamh agus an drochfheidhmíocht mar gheall ar airíonna dúchasacha miotail.
Sa chomhthéacs seo, tá foireann an Dr. Wenhan Cao ag Ollscoil Eolaíochta agus Teicneolaíochta Shanghai tar éis ionsúire meiteadromchla tunable nua-bhunaithe carbóin a fhorbairt le bandaleithead tunable ultra-leathan sa raon terahertz. Foilsíodh an taighde seo arna stiúradh ag an Dr. Wenhan Cao le déanaí in Advanced Photonics Nexus.
"Úsáideann croí an t-ionsúire micreastruchtúir graphene agus graifít mar athshonadóirí agus sraitheanna graifíte mar dhromchlaí frithchaiteacha." Míníonn an Dr. Wenhan Cao, "Tá na fo-aonaid athfhillteacha (nó 'cealla') san ionsúire metadhromchla terahertz seo deartha go straitéiseach chun an éifeachtúlacht ionsúcháin a bharrfheabhsú bunaithe ar cheithre phríomhfhachtóir: céimseata, airíonna ábhair, íogaireacht polaraithe, agus meicníocht tiúnta."
I dtéarmaí céimseata, tá trí shraith tanaí san ionsúire. Is ciseal seoltaí patrúnach é an ciseal barr ina bhfuil fáinní graifíte comhlárnacha idirnasctha ag sreanga graphene; is tréleictreach simplí é an dara sraith a chuidíonn le tonnta leictreamaighnéadacha nach dteastaíonn a scaipeadh; agus is ciseal ionsúiteach é an tríú ciseal a chuireann cosc ar thonnta terahertz ó dhul isteach go díreach tríd an bhfeiste, rud a uasmhéadaíonn éifeachtacht ionsú.
Déantar roghnú ábhar agus dearadh geoiméadrach an ionsúire a bharrfheabhsú trí anailís uimhriúil agus insamhalta, rud a chuireann lena ionsú iontach sa raon terahertz. Go háirithe, is príomh-airíonna den ionsúire a bheartaítear é a thiúntacht, a eascraíonn as leibhéil fuinnimh Fermi in-intiúnaithe. Tá an paraiméadar seo ríthábhachtach in ábhair agus i dteicneolaíocht leathsheoltóra mar go gcinnfidh sé dáileadh leictreon i leibhéil fuinnimh éagsúla.
Trí voltas a chur i bhfeidhm ar chiseal graphene, is féidir a leibhéal fuinnimh Fermi a athrú agus mar sin an bandaleithead ionsú a mhionchoigeartú go héasca. Leag an Dr. Wenhan Cao béim, “Ag leibhéal fuinnimh Fermi de 1 eV, is féidir leis an ionsúire molta bandaleithead iontach leathan de 8.99 THz a bhaint amach, ag soláthar ionsú níos mó ná 90% sa raon minicíochta 7.24 go 16.23 THz, le dhá bhuaic athshondais ar leith. ag 8.35 THz agus 14.70 THz."
Buntáiste suntasach eile a bhaineann leis an dearadh atá beartaithe ná a neamhíogaireacht d’uillinn pholaraithe na radaíochta teagmhais. Tugann úsáid ciorcail chomhlárnacha i gcill an ionsúire go nádúrtha an mhaoin fhabhrach seo. Is cruth breá siméadrach é an ciorcal, agus ligeann sé don ionsúire ráta ard ionsúcháin a choinneáil ag uillinneacha teagmhais suas le 50 céim .
I mbeagán focal, léiríonn na buntáistí iomadúla a bhaineann leis an dearadh molta in éineacht lena simplíocht dul chun cinn fíor i dteicneolaíocht terahertz." Tairgeann an t-ionsúire atá beartaithe struchtúr ultra-tanaí, simplí gan miotail le bandaleithead ionsúcháin tunable leathan ag tiús íseal, rud a chuireann go mór le chéile. Sáraíonn na buntáistí seo ionsúire tuairiscithe eile.
Go luath amach anseo, beidh feistí terahertz mar chuid den teicneolaíocht laethúil, go háirithe i réimsí cosúil le leigheas agus cumarsáid, chomh maith le réimsí atá dírithe ar thaighde mar eolaíocht ábhair agus bitheolaíocht.
