Le onde terahertz ad alta frequenza hanno un grande potenziale per una serie di applicazioni, tra cui l’imaging e la comunicazione medica di prossima generazione. I ricercatori dell'Università di Linköping, in Svezia, hanno dimostrato, in uno studio pubblicato sulla rivista Advanced Science , che è possibile regolare la trasmissione della luce terahertz attraverso un aerogel fatto di cellulosa e un polimero conduttore. Questo è un passo importante per sbloccare più applicazioni per le onde terahertz.
La gamma dei terahertz copre le lunghezze d'onda che si trovano tra le microonde e la luce infrarossa nello spettro elettromagnetico. Ha una frequenza molto alta. Grazie a ciò, molti ricercatori ritengono che la gamma dei terahertz abbia un grande potenziale per l'uso nell'esplorazione spaziale, nella tecnologia di sicurezza e nei sistemi di comunicazione, tra le altre cose.
Nell'imaging medico, può anche essere un interessante sostituto degli esami a raggi X poiché le onde possono attraversare la maggior parte dei materiali non conduttivi senza danneggiare alcun tessuto.
Tuttavia, ci sono diverse barriere tecnologiche da superare prima che i segnali terahertz possano essere ampiamente utilizzati. Ad esempio, è difficile creare radiazioni terahertz in modo efficiente e sono necessari materiali in grado di ricevere e regolare la trasmissione delle onde terahertz.
I ricercatori dell'Università di Linköping hanno ora sviluppato un materiale il cui assorbimento dei segnali terahertz può essere attivato e disattivato attraverso una reazione redox. Il materiale è un aerogel, uno dei materiali solidi più leggeri al mondo.
"È come un filtro regolabile per la luce terahertz. In uno stato, il segnale elettromagnetico non verrà assorbito e nell'altro stato sì. Questa proprietà può essere utile per segnali a lungo raggio dallo spazio o segnali radar", afferma Shangzhi Chen, postdoc presso il Laboratorio di Elettronica Organica, LOE, presso l'Università di Linköping.
I ricercatori di Linköping hanno utilizzato un polimero conduttore, PEDOT:PSS, e cellulosa per creare il loro aerogel. Hanno anche progettato l’aerogel pensando alle applicazioni esterne. È idrorepellente (idrofobico) e può essere scongelato naturalmente tramite riscaldamento mediante luce solare.
I polimeri conduttori presentano molti vantaggi rispetto ad altri materiali utilizzati per creare materiali sintonizzabili. Tra le altre cose, sono biocompatibili, durevoli e hanno una grande capacità di essere sintonizzati. La sintonizzabilità deriva dalla capacità di modificare la densità di carica nel materiale. I grandi vantaggi della cellulosa sono il costo di produzione relativamente basso rispetto ad altri materiali simili e il fatto che si tratta di un materiale rinnovabile, fondamentale per applicazioni sostenibili.
"La trasmissione delle onde terahertz in un'ampia gamma di frequenze potrebbe essere regolata tra il 13% e il 91% circa, che è una gamma di modulazione molto ampia", afferma Chaoyang Kuang, postdoc presso LOE.
Ulteriori informazioni: Chaoyang Kuang et al, Assorbitori Terahertz a banda larga commutabili basati su aerogel polimerici-cellulosici conduttori, Scienza avanzata (2023). DOI:10.1002/advs.202305898
Informazioni sul giornale: Scienza avanzata
Fornito dall'Università di Linköping
