È sempre bello quando il tuo duro lavoro si riflette bene su di te.

Con la scoperta della gigantesca rotazione di polarizzazione della luce, è letteralmente così.

L'ultrasottile, i film di nanotubi di carbonio altamente allineati realizzati per la prima volta dal fisico della Rice University Junichiro Kono e dai suoi studenti alcuni anni fa si sono rivelati in attesa di un fenomeno sorprendente:la capacità di rendere possibile la rotazione di polarizzazione terahertz altamente capace.

Questa rotazione non significa che i film stiano girando. Significa che la luce polarizzata da un laser o da un'altra sorgente ora può essere manipolata in modi che prima erano fuori portata, rendendolo completamente visibile o completamente opaco con un dispositivo estremamente sottile.

L'esclusiva rotazione ottica si verifica quando impulsi di luce polarizzati linearmente passano attraverso la pellicola da 45 nanometri e colpiscono la superficie di silicio su cui si trova. La luce rimbalza tra il substrato e la pellicola prima di riflettersi infine indietro, ma con la sua polarizzazione ruotata di 90 gradi.

Questo si verifica solo, Kono ha detto, quando la polarizzazione della luce in ingresso è ad un angolo specifico rispetto alla direzione di allineamento del nanotubo:l'"angolo magico".

La scoperta dell'autore principale Andrey Baydin, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Kono, è dettagliato in ottica . Il fenomeno, che può essere regolato modificando l'indice di rifrazione del substrato e lo spessore del film, potrebbe portare a robusti, dispositivi flessibili che manipolano onde terahertz.

Kono ha detto facile da fabbricare, i rotatori di polarizzazione a banda larga ultrasottili che resistono alle alte temperature affronteranno una sfida fondamentale nello sviluppo di dispositivi ottici terahertz. Gli ingombranti dispositivi finora disponibili consentono solo angoli di polarizzazione limitati, quindi i dispositivi compatti con più capacità sono altamente desiderabili.

Poiché la radiazione terahertz passa facilmente attraverso materiali come plastica e cartone, potrebbero essere particolarmente utili nella produzione, controllo qualità e monitoraggio del processo. Potrebbero essere utili anche nei sistemi di telecomunicazione e per i controlli di sicurezza, poiché molti materiali hanno firme spettrali uniche nella gamma dei terahertz, Egli ha detto.

"La scoperta apre nuove possibilità per le onde, " ha detto Baydin. Una lamina d'onda altera la polarizzazione della luce che la attraversa. In dispositivi come gli spettrometri terahertz utilizzati per analizzare la composizione molecolare dei materiali, essere in grado di regolare la polarizzazione fino a 90 gradi completi consentirebbe la raccolta di dati con una risoluzione molto più fine.

"Abbiamo scoperto che specificamente alle lunghezze d'onda dell'infrarosso lontano, in altre parole, nella gamma di frequenze terahertz, questa anisotropia è quasi perfetta, " ha detto Baydin. "Fondamentalmente, non c'è attenuazione nella polarizzazione perpendicolare, e quindi una significativa attenuazione nella direzione parallela.

"Non abbiamo cercato questo, " ha detto. "E 'stata completamente una sorpresa."

Ha detto che l'analisi teorica ha mostrato che l'effetto è interamente dovuto alla natura dei film di nanotubi altamente allineati, che erano incredibilmente sottili ma di circa 2 pollici di diametro. I ricercatori hanno osservato e confermato questa gigantesca rotazione di polarizzazione con esperimenti e modelli al computer.

"Generalmente, le persone devono usare lastre d'onda di quarzo di spessore millimetrico per ruotare la polarizzazione terahertz, " disse Baydin, che si è unito al laboratorio Kono alla fine del 2019 e ha scoperto il fenomeno subito dopo. "Ma nel nostro caso, il film è spesso solo nanometri."

"Le piastre d'onda grandi e ingombranti vanno bene se le usi solo in un ambiente di laboratorio, ma per le applicazioni vuoi un dispositivo compatto, " ha detto Kono. "Ciò che Andrey ha trovato lo rende possibile."