La ricerca di ingegneria elettrica su antenne estremamente piccole ha compiuto progressi che potrebbero avere un impatto importante sullo scambio di informazioni sicuro, dando agli Stati Uniti l'accesso a una banda di frequenza che nessun altro paese può raggiungere.

Il laboratorio di imaging e spettroscopia Terahertz della professoressa di ingegneria elettrica Magda El-Shenawee è noto per la sua ricerca rivoluzionaria sulla rilevazione dei tumori del cancro al seno utilizzando la tecnologia di imaging terahertz. Ora, El-Shenawee ha pubblicato un documento che suggerisce che le antenne terahertz potrebbero rafforzare i loro segnali per l'uso nella trasmissione di informazioni.

la sua carta, intitolato "Antenna fotoconduttiva Terahertz a film sottile con nanodisco plasmonico, " è stato presentato alla conferenza internazionale di antenne e propagazione a Boston il mese scorso. La ricerca è stata condotta in collaborazione con TeraView Ltd., un importante produttore di sistemi terahertz nel Regno Unito.

Le antenne Terahertz sono minuscole, solo una frazione di millimetro. A confronto, le antenne a microonde utilizzate nei telefoni cellulari sono più di 10 volte più grandi. Le antenne terahertz di nuova creazione hanno inviato ricercatori di tutto il mondo a correre per migliorarne l'efficienza.

Le attuali antenne sul mercato forniscono una potenza molto bassa, una frazione di milliwatt, che è adeguato per alcune applicazioni, come l'imaging del cancro al seno. Però, le attuali limitazioni di potenza rendono l'antenna inferiore per l'uso in potenziali applicazioni come i sistemi radar per la difesa e le comunicazioni wireless ad alta velocità.

La sfida, El-Shenawee ha detto, è che la forza di un'onda terahertz si indebolisce quando viaggia a causa della sua sensibilità all'acqua, compresa l'umidità dell'aria. Affinché l'onda viaggi su distanze maggiori, l'antenna terahertz trasmittente deve irradiare onde elettromagnetiche di potenza maggiore alla sorgente.

L'idea di El-Shenawee per migliorare l'efficienza dell'antenna terahertz comporta l'avanzamento del materiale e del design dell'antenna. Sta collaborando con Hugh Churchill, uno scienziato dei materiali e assistente professore di fisica presso il J. William Fulbright College of Arts and Sciences, e Miaoqing Huang, professore associato di informatica presso il College of Engineering.

Il piano del gruppo è quello di fornire un'emissione terahertz superiore basata sull'architettura del dispositivo a film sottile plasmonico. I primi risultati hanno mostrato un aumento di tre volte della potenza.

L'attuale antenna terahertz di Shenawee è stata costruita utilizzando array di nanodischi sopra un film sottile di un semiconduttore. In questo caso, Arsenuro di gallio coltivato a bassa temperatura, un materiale tipico per questo tipo di antenne, era usato. L'antenna è eccitata dal laser a femtosecondi, con elettrodi di antenna posizionati sotto il semiconduttore per aumentare la luce intrappolata nel semiconduttore e la fotocorrente, e quindi la potenza di terahertz irradiata.

Finora, la potenza raggiunta è di 3 microwatt, rispetto alle antenne convenzionali che forniscono 1 microwatt.

Le antenne terahertz ad alta potenza come quella proposta dalla ricerca di El-Shenawee hanno applicazioni nella comunicazione wireless elettronica ad alta velocità. El-Shenwaee ha detto che le applicazioni nella comunicazione della difesa, in particolare per quanto riguarda la trasmissione affidabile e lo scambio sicuro di informazioni, può essere significativo.

"Se possiamo far avanzare le antenne terahertz aumentando la loro potenza di uscita, gli Stati Uniti utilizzeranno una banda di frequenza per la quale nessun altro paese ha ancora la tecnologia, " lei disse.