Le radiazioni provenienti da molte parti dello spettro elettromagnetico sono state sfruttate per usi estremamente benefici, in campi diversi come la medicina, immagine e fotografia, e astronomia. Però, la regione terahertz (THz) dello spettro, situato tra microonde e luce infrarossa, è stato relativamente sottoutilizzato a causa delle difficoltà nel generare artificialmente tale radiazione e nella costruzione di dispositivi per rilevarla.

In una svolta nel campo del rilevamento dei terahertz, ricercatori dell'Università di Tokyo e colleghi hanno creato un dispositivo termomeccanico in grado di rilevare le radiazioni nella regione dei terahertz dello spettro in modo sensibile e rapido, senza la necessità di un raffreddamento intenso a temperature criogeniche come -270ºC. Questo dispositivo apre potenzialmente una gamma di nuove applicazioni per le tecnologie THz, come le fotocamere THz.

In questo studio, riportato in Rivista di fisica applicata , il team ha utilizzato il calore generato dalla radiazione THz per rilevarlo. Nello specifico, hanno creato un dispositivo caratterizzato da un minuscolo raggio sospeso attraverso uno spazio vuoto, che hanno poi rivestito con un film metallico resistivo [nichel-cromo (NiCr) in questo caso]. Questo film metallico ha la capacità di assorbire le radiazioni THz, che a sua volta trasferisce calore alla trave nel suo insieme. Questo aumento di temperatura fa sì che il raggio si espanda molto leggermente, che può essere rilevato come un cambiamento nella frequenza alla quale il raggio vibra in modo risonante.

"Utilizzando la nostra trave microelettromeccanica a doppia pinza in arseniuro di gallio, potremmo effettivamente percepire la radiazione THz a temperatura ambiente, " L'autore corrispondente Kazuhiko Hirakawa afferma. "Questa struttura è particolarmente efficace in quanto può rilevare le radiazioni THz molto rapidamente, tipicamente 100 volte più veloce di altri sensori THz termici a temperatura ambiente convenzionali."

Questo nuovo approccio presenta una serie di vantaggi rispetto alle alternative esistenti per il rilevamento delle radiazioni THz. Il fatto che possa funzionare a temperatura ambiente senza la necessità di raffreddamento lo rende adatto a una vasta gamma di applicazioni del mondo reale. È anche estremamente sensibile, rilevamento di radiazioni che provocano variazioni di temperatura fino a un milionesimo di grado.

"Un altro vantaggio di questo sistema è che può essere prodotto utilizzando metodi standard per la fabbricazione di dispositivi a semiconduttore, che potenzialmente consentirebbe la sua incorporazione in sensori e fotocamere basati su THz prodotti in serie, " secondo l'autore principale Ya Zhang. "Ci auguriamo che il nostro lavoro porterà a un'esplosione di interesse e ulteriore innovazione in questo campo".