(PhysOrg.com) -- I ricercatori della Rice University stanno utilizzando i nanotubi di carbonio come componente fondamentale di un robusto polarizzatore terahertz che potrebbe accelerare lo sviluppo di nuovi dispositivi di sicurezza e comunicazione, sensori e sistemi di imaging medico non invasivo, nonché studi fondamentali su sistemi di materia condensata a bassa dimensionalità.

Il polarizzatore sviluppato dal laboratorio Rice di Junichiro Kono, professore di ingegneria elettrica e informatica e di fisica e astronomia, è il più efficace mai segnalato; permette selettivamente al 100 percento di un'onda terahertz di passare o ne blocca il 99,9 percento, a seconda della sua polarizzazione. La ricerca è stata pubblicata nella versione online della rivista American Chemical Society, Nano lettere .

Il polarizzatore a banda larga gestisce onde da 0,5 a 2,2 terahertz, superando di gran lunga la gamma di polarizzatori commerciali che consistono in fragili griglie avvolte in fili d'oro o di tungsteno.

Kono ha affermato che le tecnologie che utilizzano le regioni ottiche ed elettriche dello spettro elettromagnetico sono mature e comuni, come in laser e telescopi da un lato e computer e microonde dall'altro. Ma fino a anni recenti, la regione di terahertz in mezzo era in gran parte inesplorata. "Negli ultimi dieci o due anni, le persone hanno fatto progressi impressionanti, " Egli ha detto, in particolare nello sviluppo di tali sorgenti di radiazione come il laser a cascata quantica terahertz.

"Abbiamo emettitori e rilevatori di terahertz piuttosto buoni, ma abbiamo bisogno di un modo per manipolare la luce in questo intervallo, " ha detto Kono. "Il nostro lavoro è in questa categoria, manipolando lo stato di polarizzazione - la direzione del campo elettrico - della radiazione terahertz".

Le onde terahertz esistono nella transizione tra infrarossi e microonde e hanno qualità uniche. Non sono nocivi e penetrano nel tessuto, Di legno, plastica e persino nuvole, ma non metallo o acqua. In combinazione con la spettroscopia, possono essere usati per leggere quelle che Kono chiamava "impronte digitali spettrali nell'intervallo dei terahertz"; ha detto che l'avrebbero fatto, ad esempio, essere utile in un contesto di sicurezza per identificare le firme chimiche di specifici esplosivi.

Il lavoro di Kono e dell'autore principale Lei Ren, che ha recentemente conseguito il dottorato alla Rice, fa grande uso della ricerca di base sui nanotubi di carbonio per cui l'università è famosa. Co-autori Robert Hauge, un illustre professore di chimica, e il suo ex studente laureato Cary Pint hanno sviluppato un modo per coltivare tappeti di nanotubi e trasferire matrici ben allineate di nanotubi da un catalizzatore a qualsiasi substrato hanno scelto, limitato solo dalle dimensioni della piattaforma di crescita.

Mentre Hauge e Pint stavano sviluppando i loro array di nanotubi, Kono e il suo team stavano pensando a terahertz. Quattro anni fa, si sono imbattuti in un materiale semiconduttore, antimoniuro di indio, che si fermerebbe o passerebbe onde terahertz, ma solo in un forte campo magnetico e a temperature molto basse.

Più o meno nello stesso momento, Il laboratorio di Kono ha iniziato a lavorare con array di nanotubi di carbonio trasferiti su un substrato di zaffiro da Pint e Hauge. Quegli array allineati - pensate a un campo di grano investito da un rullo compressore - si sono rivelati molto efficaci nel filtrare le onde terahertz, come riportato da Kono e dal suo team in un articolo del 2009.

"Quando la polarizzazione dell'onda terahertz era perpendicolare ai nanotubi, non c'era assolutamente alcuna attenuazione, " ha ricordato Kono. "Ma quando la polarizzazione era parallela ai nanotubi, lo spessore non era sufficiente per uccidere completamente la trasmissione, che era ancora al 30-50 per cento."

La risposta è stata chiara:rendere il polarizzatore più spesso. L'attuale polarizzatore ha tre mazzi di nanotubi allineati su zaffiro, abbastanza per assorbire efficacemente tutta la radiazione terahertz incidente. "Il nostro metodo è unico, ed è semplice, " Egli ha detto.

Kono vede l'uso del dispositivo oltre la spettroscopia manipolandolo con un campo elettrico, ma ciò sarà possibile solo quando tutti i nanotubi di un array saranno di tipo semiconduttore. Come sono fatti ora, i lotti di nanotubi sono un mix casuale di semiconduttori e metalli; recente lavoro di Erik Hároz, uno studente laureato nel laboratorio di Kono, hanno dettagliato le ragioni per cui i nanotubi separati attraverso l'ultracentrifugazione hanno colori dipendenti dal tipo. Ma trovare un modo per coltivare tipi specifici di nanotubi è al centro di molte ricerche alla Rice e altrove.