Yon kristal lamèl ki genyen de -dimansyon ki konpoze de kouch atomik mens yòd plon (PbI2) ta ka itilize pou fabrike yon nouvo jenerasyon sikui ki sèvi ak limyè ak vibrasyon mekanik (olye ke elektwon) pou transmèt enfòmasyon nan seri frekans terahertz la.
Chèchè nan Sant brezilyen pou rechèch nan enèji ak materyèl (CNPEM), an patenarya ak kòlèg li nan Inivèsite Lille (Frans) ak lòt enstitisyon entènasyonal, te etidye teknoloji sa a epi pibliye rezilta yo nanNati kominikasyon.
Gwoup terahertz la koresponn ak yon rejyon ki ba-enèji nan spectre elektwomayetik ki sitiye ant enfrawouj ak mikwo ond. Malgre sa, li konsidere kòm enpòtan pou devlope teknoloji kominikasyon gwo-vitès.
"Jodi a, Wi-Fi ak 5G opere nan frekans kèk gigahertz (GHz, 109hertz). Men, gen enterè nan deplase nan direksyon dè santèn de gigahertz, oswa menm terahertz (1012hertz), paske pi wo frekans lan, se pi gwo lajè a ak kapasite transmisyon done," se sa Raul de Oliveira Freitas, ki responsab liy limyè Imbuia nan laboratwa limyè brezilyen Synchrotron (LNLS{0}}CNPEM) ak koòdonatè etid la di.
Etid la te mennen ankèt sou fason pou pwodui yon kristal ki gen bon jan kalite -ki ka aji kòm yon gid ond pou radyasyon nan ranje frekans sa a lè l sèvi avèk yòd plon, yon materyèl ki pa chè.
Platfòm sa a ta ka fonksyone kòm yon resonator, ki limite limyè epi chwazi frekans espesifik lè li anplifye sèten mòd osilasyon. Li ta ka tou fonksyone kòm yon splitter gwo bout bwa, ki divize yon gwo bout bwa nan limyè nan de oswa plis chemen pou pèmèt siyal la optik yo dwe distribye, oswa kòm yon modulator, ki chanje pwopriyete yo nan limyè, tankou entansite, faz, oswa frekans, pou kode enfòmasyon.
Aspè ki pi inovatè nan travay la se kapasite nan fèmen limyè nan volim pi piti anpil pase longèdonn li yo.
"Nan seri terahertz, limyè gen longèdonn dè santèn de mikromèt. Sa nou fè se limite limyè sa a nan rejyon submicrometer," Freitas eksplike.
Sa fè posib grasa fòmasyon fonon-polariton, ki se kasipartikil ibrid ki konbine vibrasyon atòm yo nan lasi kristal (fonon) ak limyè.
"Se kòmsi fonon an te abiye an limyè, fòme yon quasiparticle ak pwopriyete inik. Karakteristik pwopagasyon ak entèraksyon ak matyè nan quasiparticles sa yo diferan de tou de limyè izole ak fonon izole," kòmantè chèchè a.
Limitasyon ekstrèm limyè a enplike nan opere pi lwen pase limit diffraction, ki mete restriksyon sou rezolisyon an nan sistèm optik konvansyonèl yo.
"Nan optik klasik, li pa posib yo obsève oswa manipile estrikti ki pi piti pase longèdonn limyè a. Avèk polariton, nou te jere simonte limit sa a," di Freitas.
Pou reyalize sa, chèchè yo te itilize mikwoskospi optik -dispersion -pwoche-field (s-SNOM), yon teknik ki itilize pwent metal nanokal pou konprese chan elektwomayetik anpil.
"Pwent la aji kòm yon antèn epi kreye yon hotspot jaden elektrik ak dimansyon sou lòd la nan dè dizèn nan nanomèt, kèlkeswa longèdonn orijinal la. Sa a pèmèt pou yon rediksyon radikal nan echèl la espasyal nan limyè," Freitas di.
"Anplis de sa, dansite jaden elektrik nan sond s-SNOM se jiska 105fwa pi wo pase nan vag gratis, ki eksplike siperyorite nan teknik la pou rechèch nanofotonik. Nou te kapab limite yon vag 200-mikromèt nan yon volim ki pi piti pase 50 nanomèt."
Yon lòt konklizyon kle nan etid la se faktè kalite siperyè nan fonon-polariton yo nan PbI.2. Faktè bon jan kalite a se yon mezi konbyen tan osilasyon an pèsiste anvan dissipation.
"Pi long sistèm nan osil, se pi wo faktè kalite a. PbI2fè konparab ak egzagonal nitrure bor (hBN), ki se materyèl referans nan seri enfrawouj la," di Freitas.
Yon ranplasan ki senp epi dirab
Kontrèman ak yòd plon, nitrure bor egzagonal (hBN) se yon materyèl trè difisil pou sentèz, ki mande presyon ekstrèm ak kondisyon tanperati. Menm apre plis pase de deseni nan rechèch, kèk gwoup atravè lemond te metrize pwodwi materyèl sa a nan yon kalite siperyè. Anplis de sa, pwopriyete li yo fè li apwopriye pou mitan -ranje enfrawouj la men se pa seri terahertz la.
Yòd plon, nan lòt men an, gen de précurseurs ki pa chè, ki fèt natirèlman: yòd ak plon. Li kapab tou kristalize nan yon fason trè senp.
"Senpleman fonn sèl la nan dlo jiskaske yo jwenn yon solisyon supersaturated epi chofe li nan apeprè 80 degre C-yon bagay ki ka fè sou yon recho nan kay la. Pandan refwadisman, materyèl la kristalize, fòme estrikti ki ka kolekte, "di chèchè a.
Kapasite nan manipile limyè sou yon nanokal pave wout la pou sikui fotonik entegre ki kapab ranplase oswa konplete sikui elektwonik.
"Kounye a, enfòmasyon yo transmèt nan aparèy atravè elektwon. Sèvi ak limyè ka drastikman ogmante vitès ak diminye pèt. Li nan analogue ak sa ki te pase nan jaden an nan telekominikasyon," Freitas di.
"Anvan, nou te itilize câbles elèktrik; jodi a, nou sèvi ak fibre optique, ki pèmèt pou pi gwo vitès. Menm prensip la ka aplike anndan chips. Et, san konte pi gwo vitès, genyen enèji ekonomize: limyè soufri anpil mwens pèt pase kouran elèktrik. Sa ka lakòz solisyon pi efikas ak dirab."
