Le radiazioni terahertz possono penetrare numerosi materiali:plastica, capi di abbigliamento, carta e alcuni tessuti biologici, rendendolo un candidato attraente per applicazioni come il rilevamento di armi nascoste, ispezione della confezione e imaging dei tumori della pelle. Però, ad oggi non esiste un metodo standard per misurare la potenza di uscita assoluta dei laser terahertz, una fonte di questo tipo di radiazioni. Ora, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno scoperto che densi array di nanotubi di carbonio extra lunghi assorbono quasi tutta la luce di lunghezze d'onda lunghe, e quindi sono promettenti rivestimenti per rivelatori prototipo destinati a misurare la potenza del laser terahertz.

La ricerca fa parte dello sforzo del NIST di sviluppare i primi standard di riferimento per la calibrazione dei laser che operano nella gamma dei terahertz, dal lontano infrarosso a lunghezze d'onda di 100 micrometri al bordo della banda delle microonde a 1 millimetro.

"Non esiste tracciabilità della misurazione per la potenza assoluta per le sorgenti laser terahertz, " Il leader del progetto NIST John Lehman afferma. "Abbiamo clienti che chiedono le calibrazioni. Questo rivestimento sembra praticabile per i rilevatori di potenza laser terahertz".

Il rivestimento, chiamato VANTA (array di nanotubi di carbonio allineato verticalmente), ha diverse proprietà desiderabili. Più ovviamente, è facile da maneggiare. I nanotubi sono lunghi da decine di micrometri a oltre un millimetro, quindi uno strato denso è visibile senza microscopio. Un pezzo di VANTA può essere tagliato, sollevato, e portato come un pezzo di torta, rendendo facile il trasferimento da una superficie di silicio in cui i tubi sono cresciuti a un rivelatore di potenza laser.

Più importante, il rivestimento è molto scuro. Il team del NIST ha valutato tre campioni VANTA con lunghezze medie di 40 e 150 micrometri e 1,5 millimetri (mm) e ha scoperto che i tubi più lunghi riflettono meno luce. La versione da 1,5 mm non riflette quasi la luce, solo l'1% a una lunghezza d'onda di 394 micrometri. Questo risultato, la prima valutazione in assoluto della riflettanza di un VANTA a quella lunghezza d'onda terahertz, indica che praticamente tutta la luce laser in arrivo viene assorbita, che consentirebbe misurazioni estremamente accurate della potenza del laser.

Il VANTA da 1,5 mm assorbe più luce rispetto a rivestimenti comparabili come oro nero, ma è necessario più lavoro per calcolare le incertezze e determinare gli effetti di fattori come l'angolo di luce. Il progetto estende la lunga storia del NIST nelle misurazioni della potenza laser ei recenti progressi di Lehman nei rivestimenti di nanotubi ultrascuri.

I VANTA hanno anche proprietà termiche desiderabili. I ricercatori del NIST hanno scoperto che il materiale assorbe e rilascia calore rapidamente rispetto ad altri rivestimenti neri, il che renderà i rilevatori più reattivi e più rapidi nel produrre segnali. Altrimenti, un rivestimento abbastanza spesso da assorbire lunghe lunghezze d'onda della luce non trasmetterebbe efficacemente il calore al rivelatore.

Nello sviluppo della capacità per la radiometria laser terahertz, Il NIST sta costruendo un laser terahertz progettato per misurazioni di routine e un rilevatore chiamato termopila per misurare la potenza del laser. Questo semplice design del rivelatore produce una tensione quando viene applicato calore a una giunzione di due metalli dissimili. I ricercatori del NIST hanno utilizzato VANTA per rivestire un prototipo di termopila. Sono previste ulteriori ricerche per progettare rivelatori che potrebbero essere utilizzati come standard di riferimento.