Более быстрая и мощная электроника: Новый метод управления терагерцовым излучением может изменить электронику

Исследователи из Института нанотехнологий CNR продемонстрировали новый способ точной настройки поведения света и электронов в терагерцовом (THZ) диапазоне частот - малоизученной части электромагнитного спектра. Это достижение, подробно описанное в журнале Light: Science and Applications, может привести к созданию настраиваемых и энергоэффективных устройств для широкого спектра применений - от сверхбыстрой связи до квантовых вычислений.

Хотя свет может использоваться для передачи информации в наноразмерных устройствах, ученые сталкивались с проблемой ограничения и направления света на наноуровне из-за его относительно большой длины волны. Новое исследование посвящено гибридным волнам, называемым плазмон-поляритонами Дирака (ППД), которые могут быть сжаты в пространства, в сотни раз меньшие, чем их естественная длина волны.

Чтобы добиться этого, исследователи разработали особый класс материалов, называемых топологическими изоляторами. Они создали крошечные, латерально соединенные полоски (метаэлементы) из передового материала под названием эпитаксиальный _Bi2Se3. Точно регулируя микроскопические зазоры между этими полосками, исследовательская группа смогла манипулировать длиной ТГц-волн.

Исследования дали два положительных результата. Команда успешно сократила длину волны на 20%, и в то же время волны преодолели примерно на 50% большее расстояние, прежде чем потерять критическое количество энергии. Эти два достижения решают основные проблемы, которые мешали внедрению DPP в реальные приложения.

Такой уровень контроля над ТГц-излучением может позволить разработать устройства, способные передавать данные с более высокой скоростью, чем та, которая доступна в современных устройствах. Это также может открыть дверь в новую эру квантовых вычислений, медицинской визуализации и фотоники.