I ricercatori hanno utilizzato alogenuri metallici ibridi bidimensionali in un dispositivo che consente il controllo direzionale della radiazione terahertz generata da uno schema spintronico. Il dispositivo ha una migliore efficienza del segnale rispetto ai tradizionali generatori di terahertz, ed è più sottile, più leggero e meno costoso da produrre.

Terahertz (THz) si riferisce alla parte dello spettro elettromagnetico (cioè, frequenze comprese tra 100 GHz e 10 THz) tra microonde e ottico, e le tecnologie THz si sono dimostrate promettenti per applicazioni che vanno dall'elaborazione e comunicazione più veloci alle apparecchiature di rilevamento sensibili. Però, creare dispositivi THz affidabili è stato difficile a causa delle loro dimensioni, costi e inefficienza di conversione energetica.

"Idealmente, I dispositivi THz del futuro dovrebbero essere leggeri, economico e robusto, ma questo è stato difficile da ottenere con i materiali attuali, "dice Dalì Sun, assistente professore di fisica presso la North Carolina State University e co-autore corrispondente del lavoro. "In questo lavoro, abbiamo scoperto che un alogenuro metallico ibrido 2-D comunemente usato nelle celle solari e nei diodi, in combinazione con la spintronica, può soddisfare molti di questi requisiti."

L'alogenuro metallico ibrido 2-D in questione è un semiconduttore ibrido sintetico popolare e disponibile in commercio:butil ammonio piombo iodio. La spintronica si riferisce al controllo dello spin di un elettrone, piuttosto che usare solo la sua carica, per creare energia.

Sun e colleghi degli Argonne National Laboratories, l'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill e l'Università di Oakland hanno creato un dispositivo che ha stratificato gli alogenuri metallici ibridi 2-D con un metallo ferromagnetico, poi eccitato con un laser, creando una corrente di spin ultraveloce che a sua volta generava radiazioni THz.

Il team ha scoperto che non solo il dispositivo ibrido ad alogenuri metallici 2-D ha prestazioni superiori, ma anche più pesanti e costosi da produrre emettitori THz attualmente in uso, hanno anche scoperto che le proprietà dell'alogenuro metallico ibrido 2-D hanno permesso loro di controllare la direzione della trasmissione THz.

"I tradizionali trasmettitori terahertz erano basati su fotocorrente ultraveloce, " dice Sun. "Ma le emissioni generate dalla spintronica producono una larghezza di banda più ampia di frequenza THz, e la direzione dell'emissione THz può essere controllata modificando la velocità dell'impulso laser e la direzione del campo magnetico, che a sua volta influenza l'interazione dei magnon, fotoni, e gira e ci consente il controllo direzionale."

Sun ritiene che questo lavoro potrebbe essere un primo passo nell'esplorazione di materiali ibridi a ioduri metallici 2-D generalmente potenzialmente utili in altre applicazioni spintroniche.

"Il dispositivo ibrido 2-D a base di alogenuri metallici utilizzato qui è più piccolo ed economico da produrre, è robusto e funziona bene a temperature più elevate, "Dice Sun. "Ciò suggerisce che i materiali ibridi a ioduri metallici 2-D possono dimostrarsi superiori agli attuali materiali semiconduttori convenzionali per applicazioni THz, che richiedono approcci di deposizione sofisticati che sono più suscettibili ai difetti.

"Speriamo che la nostra ricerca lancerà un promettente banco di prova per la progettazione di un'ampia varietà di materiali ibridi a ioduri metallici a bassa dimensione per future applicazioni spintroniche e spin-optoelettroniche basate su soluzioni".

L'opera appare in Comunicazioni sulla natura .