Compatto, i nanorivelatori sensibili e veloci sono considerati una sorta di "Santo Graal" ricercato da molti ricercatori in tutto il mondo. E ora un team di scienziati in Italia e Francia si è ispirato ai nanomateriali e ha creato una nuova piattaforma tecnologica a stato solido che apre le porte all'uso della fotonica terahertz (THz) in un'ampia gamma di applicazioni.

Durante l'ultimo decennio, la ricerca sui materiali ha svolto un ruolo essenziale nel colmare il divario THz, iniziando con lo sviluppo dei laser a cascata quantica THz, che si basano fortemente su nanomateriali artificiali eterostrutturati a semiconduttore. Lo sviluppo della spettroscopia THz, la nanospettroscopia e l'imaging THz hanno ampliato la gamma di potenti strumenti per la caratterizzazione di un'ampia gamma di materiali, inclusi semiconduttori unidimensionali o bidimensionali, biomolecole e grafene.

Il pezzo mancante? Una tecnologia di rilevamento complementare in grado di soddisfare le esigenze orientate alle applicazioni THz in campi come la diagnostica biomedica, sicurezza, eredità culturale, controlli di qualità e di processo, e comunicazioni wireless ad alta velocità di trasmissione dati che richiedono sistemi integrati di generazione e rilevamento ad hoc.

Come riportano gli scienziati sulla rivista Materiali APL , dall'editoria AIP, utilizzando un approccio che sfrutta l'eccitazione delle onde di plasma nel canale dei transistor ad effetto di campo (FET), sono stati in grado di creare i primi rivelatori FET basati su nanofili semiconduttori, progettato in una pletora di architetture, inclusi tapers, eterostrutture e accoppiato metamateriale-antenna. Mentre erano lì, hanno anche sviluppato i primi rilevatori di THz in grafene mono o bi-strato.

"Il nostro lavoro mostra che la tecnologia FET a nanofili è sufficientemente versatile da consentire la "progettazione" tramite litografia dei parametri del rivelatore e delle sue principali funzionalità, " ha spiegato Miriam Serena Vitiello, autore principale del paper nonché ricercatore e capogruppo del Terahertz Photonics Group presso il Nanoscience Institute del CNR e la Scuola Normale Superiore di Pisa, Italia.

Di cosa è capace il rilevatore di nanofili? Offre "una prospettiva concreta di utilizzo orientato all'applicazione, poiché opera a temperatura ambiente, raggiungendo frequenze di rilevamento superiori a 3 THz, con velocità di modulazione massima nell'intervallo MHz, e potenze sonore equivalenti già competitive con le migliori tecnologie disponibili in commercio, " Disse Vitiello.

In termini di applicazioni, perché i nanorivelatori possono essere sfruttati per l'imaging veloce di grandi aree su entrambi gli intervalli spettrali THz e sub-terahertz, non sorprenderti nel vederli commercializzati nel prossimo futuro per una varietà di applicazioni di imaging spettroscopico e in tempo reale, forse anche sotto forma di veloci fotocamere THz multi-pixel.

Prossimo, gli obiettivi degli scienziati sono "spingere le prestazioni del dispositivo nel regno del rilevamento ultraveloce, esplorare la fattibilità del rilevamento di singoli fotoni utilizzando nuove architetture e scelte di materiali, sviluppare array compatti sul piano focale, e di integrare su chip i rivelatori a nanofili con microlaser a cascata quantica THz, " ha osservato Vitiello. "Questo ci permetterà di portare la fotonica THz a un livello completamente nuovo di 'compattezza' e versatilità, dove può finalmente iniziare ad affrontare molte applicazioni killer."