Eðlisfræðingar frá Moskvu Institute of Physics and Technology ásamt samstarfsmönnum frá Moscow State Pedagogical University og háskólanum í Manchester hafa búið til mjög næman terahertz geislunarskynjara sem byggir á jarðgangaáhrifum í grafeni. Reyndar var jarðgöngumri breytt í skynjara, sem hægt var að opna með merkjum „úr lofti“ en ekki sendast í gegnum hefðbundnar rafrásir.
Skammtagöngur. Uppruni myndar: Daria Sokol, MIPT fréttaþjónusta
Uppgötvunin, sem var byggð á hugmyndum eðlisfræðinganna Mikhail Dyakonov og Mikhail Shur sem lögðu fram snemma á tíunda áratugnum, færir nær tímum þráðlausrar terahertz tækni. Þetta þýðir að hraði þráðlausra fjarskipta mun margfaldast og ratsjár- og öryggistækni, útvarpsstjörnufræði og læknisfræðileg greining munu rísa upp á allt nýtt stig.
Hugmynd rússnesku eðlisfræðinganna var sú að lagt var til að göng smári yrði ekki notaður til merkjamögnunar og afnáms, heldur sem tæki sem „af sjálfu sér breytir mótuðu merkinu í bita eða raddupplýsingar vegna ólínulegra sambands. milli straums og spennu." Með öðrum orðum, göngáhrifin geta komið fram við mjög lágt merkisstig við hlið smára, sem gerir smáranum kleift að hefja jarðgangastraum (opinn) jafnvel frá mjög veikum merki.
Af hverju hentar klassískt kerfi að nota smára ekki? Þegar farið er yfir í terahertz-sviðið, hafa flestir núverandi smári ekki tíma til að taka á móti nauðsynlegri hleðslu, þannig að klassísk útvarpsrás með veikum merkjamagnara á smára sem fylgt er eftir með demodulation verður óvirk. Það þarf annað hvort að bæta smára, sem virka líka upp að ákveðnum mörkum, eða bjóða upp á eitthvað allt annað. Rússneskir eðlisfræðingar lögðu einmitt til þetta „annað“.
Grafengöng smári sem terahertz skynjari. Myndheimild: Nature Communications
„Hugmyndin um sterka viðbrögð jarðganga smára við lágspennu hefur verið þekkt í um það bil fimmtán ár,“ segir einn af höfundum rannsóknarinnar, yfirmaður rannsóknarstofu í ljóseindatækni tvívíddar efna við Center for Photonics og tvívíddar efni við MIPT, Dmitry Svintsov. „Fyrir okkur áttaði enginn sig á því að hægt væri að nota þennan sama eiginleika göng smára í terahertz skynjaratækni. Eins og vísindamenn hafa komist að, „ef smári opnast og lokast vel við lágt afl stjórnmerkja, þá ætti hann líka að vera góður í að taka upp veikt merki úr loftinu.
Fyrir tilraunina, sem lýst er í tímaritinu Nature Communications, var göng smári búinn til á tvílags grafeni. Tilraunin sýndi að næmni tækisins í jarðgangaham er nokkrum stærðargráðum hærra en í klassískum flutningsham. Þannig reyndist smáraskynjarinn í tilraunaskyni ekki vera verri í næmni en svipaðir ofurleiðara og hálfleiðara bolometers sem fást á markaðnum. Kenningin bendir til þess að því hreinna sem grafenið er, því hærra verði næmið, sem er langt umfram getu nútíma terahertz skynjara, og þetta er ekki þróun, heldur bylting í greininni.
Heimild: 3dnews.ru