Ricerche Flagship Graphene del CNR-Istituto Nanoscienze, l'Italia e l'Università di Cambridge, Il Regno Unito ha dimostrato che è possibile creare un assorbitore saturabile in terahertz utilizzando il grafene prodotto dall'esfoliazione in fase liquida e depositato mediante rivestimento transfer e stampa a getto d'inchiostro. La carta, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , riporta un assorbitore saturabile terahertz con una modulazione di assorbimento di un ordine di grandezza superiore rispetto ad altri dispositivi prodotti fino ad oggi.

Un assorbitore saturabile in terahertz riduce il suo assorbimento di luce nell'intervallo di terahertz (infrarosso lontano) con l'aumentare dell'intensità della luce e ha un grande potenziale per lo sviluppo di laser a terahertz, con applicazioni in spettroscopia e imaging. Questi ad alta modulazione, i laser mode-locked aprono molte prospettive in applicazioni in cui è importante l'eccitazione su scala breve di transizioni specifiche, come la spettroscopia risolta nel tempo di gas e molecole, informazioni quantistiche o comunicazione ad altissima velocità.

"Abbiamo iniziato a lavorare su assorbitori terahertz saturabili per risolvere il problema della produzione di un laser terahertz mode-locked miniaturizzato con componenti integrati sottili e flessibili che avessero anche una buona modulazione, ", ha affermato la ricercatrice Graphene Flagship Miriam Vitiello del CNR-Istituto Nanoscienze in Italia.

Il grafene è un promettente assorbitore saturabile in quanto ha operazioni intrinseche a banda larga e tempi di recupero ultraveloci insieme a una facilità di fabbricazione e integrazione, come dimostrato per la prima volta nei laser a infrarossi ultraveloci dall'Università di Cambridge, partner di Flagship. Nella gamma terahertz, il presente documento sfrutta il grafene prodotto dall'esfoliazione in fase liquida, un metodo ideale per la produzione di massa, per preparare gli inchiostri, facilmente depositato mediante rivestimento transfer o stampa a getto d'inchiostro

"Era importante per noi utilizzare un tipo di grafene che potesse essere integrato nel sistema laser con flessibilità e controllo" ha affermato Vitiello "La stampa a getto d'inchiostro insieme al rivestimento a trasferimento ha raggiunto questo obiettivo".

L'utilizzo di laser a modalità bloccata per produrre impulsi ultraveloci nell'intervallo dei terahertz può avere usi interessanti ed entusiasmanti. "Questi dispositivi potrebbero avere applicazioni nella diagnostica medica quando la topografia del tempo di volo è importante:potresti vedere un tumore all'interno di un tessuto, "disse Vitiello.

Frank Koppens, dell'Istituto di Scienze Fotoniche in Spagna, è il leader del pacchetto di lavoro sulla fotonica e l'optoelettronica di Graphene Flagship, che si concentra sullo sviluppo di tecnologie basate sul grafene per l'imaging e il rilevamento, trasferimento dati e altre applicazioni fotoniche. "Si tratta di una nuova scoperta con un impatto immediato sulle applicazioni. Chiaramente, questo è un caso in cui il grafene batte i materiali esistenti in termini di efficienza, scalabilità, compattezza e velocità, " Egli ha detto.

Andrea C. Ferrari, Responsabile scientifico e tecnologico dell'ammiraglia del grafene, e il presidente del suo gruppo di gestione hanno aggiunto:"È una pietra miliare importante aver dimostrato che gli inchiostri al grafene facilmente prodotti e stampabili possono anche servire per abilitare laser ultraveloci nella gamma dei terahertz. Fin dall'inizio dell'ammiraglia, sono stati realizzati una varietà di laser che coprono la gamma spettrale dal visibile all'infrarosso, ma ora l'importante gamma THz, con applicazioni nel campo della sicurezza e della diagnostica medica, è finalmente reso accessibile dal grafene, aprendo un altro possibile campo di applicazione".