Scienziati dalla Russia e dal Regno Unito hanno sviluppato un'antenna che può aiutare a ridurre le fonti di radiazioni terahertz fino alle dimensioni di un dito. L'antenna è un "sandwich" di strati di semiconduttori combinati con punti quantici. Gli scienziati hanno dimostrato che tali antenne forniscono la base per un nuovo sistema universale in grado di trasmettere e ricevere radiazioni terahertz. Dispositivi compatti, operando a una gamma di terahertz, hanno applicazioni in medicina e biologia per la visualizzazione dei tumori e nell'industria aerospaziale per sistemi di comunicazione ad alta velocità. Lo studio è stato pubblicato su Recensioni su laser e fotonica .

La gamma di terahertz si trova tra gli spettri infrarossi e microonde. Le radiazioni terahertz possono penetrare nei tessuti viventi, ma a differenza dei raggi X, non è ionizzante e non presenta rischi per la salute. Perciò, i medici potrebbero trarre enormi benefici da scanner terahertz compatti in grado di ottenere immagini di tessuti negli organismi viventi.

I ricercatori dell'Aston University e dell'ITMO University hanno utilizzato punti quantici per sviluppare un'antenna in grado di ridurre significativamente le dimensioni delle sorgenti di terahertz. Il lavoro è stato sostenuto da scienziati dell'Università di Strathclyde e dell'Università di Sheffield, così come la società TeraVil Ltd e il Centro per le scienze e la tecnologia fisica a Vilnius.

"Era una sfida tecnologica, " dice il supervisore accademico dello studio Edik Rafailov, professore all'Aston Institute of Photonic Technologies e ricercatore associato all'Università ITMO. "Abbiamo dimostrato che i punti quantici sono una buona alternativa ai semiconduttori convenzionali. Questa nuova tecnologia ci offre l'opportunità di generare terahertz a temperatura ambiente. E potenzialmente rendere i dispositivi terahertz compatti ed economici".

Oggi, La generazione di terahertz si basa su sorgenti che comportano la conversione del raggio laser infrarosso in terahertz. La trasformazione viene effettuata con intricati sistemi di guide d'onda, cristalli semiconduttori o diodi. La ricerca di modi alternativi per generare e rilevare onde terahertz è ancora in corso, ma tali dispositivi rimangono ingombranti, costosi e funzionano solo a basse temperature.

Le nuove antenne consentono non solo di utilizzare sorgenti terahertz a temperatura ambiente, ma anche di miniaturizzare. "Siamo in grado di creare sorgenti di radiazioni terahertz molto compatte delle dimensioni di un polpastrello, " commenta l'autore principale dell'articolo Andrei Gorodetsky, ricercatore presso il Dipartimento di Fotonica e Tecnologia dell'Informazione Ottica dell'Università ITMO e ricercatore associato presso l'Aston Institute of Photonic Technologies. "Con le nuove antenne, siamo riusciti a rimuovere la limitazione associata allo spettro di luce ristretto utilizzato dagli attuali convertiti. Questo ci dà l'opportunità di combinare le antenne con laser a infrarossi compatti. Inoltre, le antenne sono 20 volte più resistenti ai danni rispetto ai tipici dispositivi a semiconduttore. Entrambi i fattori ci consentono di incorporare l'antenna nel laser invece di metterla da parte."

I ricercatori suggeriscono che i loro risultati possono essere utilizzati in sistemi di comunicazione ad alta velocità e anche in scanner terahertz compatti, che darebbe un'immagine dinamica degli strati profondi della pelle, sviluppo dell'embrione, processi cerebrali, e la scansione di organi interni o tumori. Le radiazioni terahertz non sono dannose, in quanto non si disperde troppo nei tessuti biologici. Di conseguenza, i sistemi terahertz sono più informativi, sensibili e veloci rispetto ai loro sostituti di altre parti dello spettro elettromagnetico.