THz grafenozko plasmoidun txipen behaketa

9 azaroa, 2016

Terahertzio (THz) frekuentzien gamako erradiazioa gero eta interes handiagoa pizten ari da, askotariko aplikazioak izan baititzake irudi ez suntsikorrak egitean, komunikazioan, edo hurrengo belaunaldiko haririk gabeko detekzioan. Dena den, THz erradiazioa sortzeko, detektatzeko eta kontrolatzeko prozesuak erronka teknologiko handiak ditu aurrez aurre. Zehazki, THz erradiazioaren 30-300 μm bitarteko uhin luzerek konponbideak behar dituzte THz dispositiboak nano-eskalan integratzeko edo irudiak nanoeskalan errepresentatu eta detektatzeko aplikazioetarako.

 

Azken urteotan ikusi da grafenozko plasmonika oso plataforma egokia izan daitekeela THz uhinak uzkurtzeko. Argiak grafenozko elektroien oszilazio kolektiboekin duen elkarreraginean oinarritzen da, eta horrek plasmoi izeneko uhin elektromagnetikoak sortzen ditu. Grafenozko plasmoiak oso uhin luzera txikiarekin hedatzen dira, eta THz esparruak kontzentratu ditzakete uhin azpi-luzerako eskalan; plasmoiak, aldiz, elektrikoki kontrolatu daitezke.

 

CIC nanoGUNEko (Donostia, Espainia) ikerlariak beste hainbat zentrorekin ari dira lankidetzan, adibidez, hauekin: ICFO (Bartzelona, Espainia), IIT (Genoa, Italia), -EBko GrapheneFlagship taldeko kideak- Columbia Unibertsitatea (New York, AEBak), Radboud Unibertsitatea (Nijmegen, Holanda), NIM (Tsukuba, Japonia) eta Neaspec (Martinsried, Alemania). Eta elkarlan horri esker, posible izan dute THz plasmoi oso konprimitu eta konfinatuak ikustea, grafenoan oinarritutako eta giroko tenperaturan funtzionatzen duen THz detektore baten bidez. Plasmoiak ikusteko, detektoreak produzitzen duen foto-korrontearen nano-eskalako mapa bat erregistratu zuten, metalezko punta zorrotz batek berau zeharkatzen zuen bitartean. Metalezko punta horren funtzioa zen THz argiztapena 50 nm inguruko tamaina duen puntu batean fokatzea, eta puntu hori argiztapenaren uhin luzera baino 2000 aldiz txikiagoa da. Irudiak errepresentatzeko teknika berri horrek THz foto-korronte bidezko nanoskopia du izena, eta aurrekaririk gabeko aukerak ematen ditu THz frekuentziei propietate opto-elektronikoak emateko.

 

Lantaldeak grafenozko detektoreak emandako foto-korrontearen irudiak erregistratu zituen, 100 μm-ko uhin luzerako THz erradiazioaren argipean zegoen bitartean. Irudietan ikus daitezkeen foto-korronte oszilazioek erakusten dute uhin luzera 50 aldiz baino gehiago murriztutako THz plasmoiak dispositiboan hedatzen zirela foto-korronte bat produzitu ahala.

 

“Hasieran harrituta gelditu ginen plasmoiak zein uhin luzera laburra zuen ikusita, grafenozko plasmoiak normalean ez baitira hain konprimituta egoten” esan du nanoGUNEko ikerlari izan zen Pablo Alonsok, orain Oviedoko Unibertsitateko irakasle eta lanaren lehen egilea denak. “Egindako azterketa teorikoek argitu zuten enigma hori, frogatu baitzuten plasmoiak grafenoaren azpiko konporta metalikoarekin akoplatzen direla” azaldu du. “Akoplamendu horrek are gehiago konprimitzen ditu plasmoiak, eta esparrua muturreraino mugatzen du; aurkikuntza horrek atea ireki diezaieke sentsore eta detektore aplikazio berriei” dio Rainer Hillenbrand-ek, Ikerbasque-ko ikerketako irakasle eta nanoGUNEko Nano-optika Taldeko zuzendariak (berak zuzendu du ikerketa). Ikerlariek orobat ikusi zuten plasmoiak linealki hedatzen direla (horrek esan nahi du beren energia proportzionala dela bultzadarekiko), eta hori positiboa izan liteke informazio eta komunikazio teknologietarako. Lantaldeak baita ere aztertu zuen THz plasmoien iraupena, eta deskubritu zuten grafenoaren ezpurutasunek zehazten dutela THz plasmoien amortiguazioa.

 

THz foto-korrontearen nanoskopia grafenoaren efektu fototermoelektriko indartsuan oinarritzen da, zeinak korronte bihurtzen baitu THz esparruek sortutako beroa (THz plasmoiena barne). Etorkizunean, efektu termoelektriko indartsu hori THz plasmoiak detektatzeko erabili ahal izango da grafenozko zirkuitu plasmonikoak dituzten txipetan. THz foto-korronteetako irudiak nano-eskalan egiteko teknikak aplikazio ugari izan ditzake plasmoi irudietatik harago; esaterako, teknika horren bidez aztertu ahal izango dira 2D materialen THz propietate opto-elektronikoak, erdi-eroaleen nano-egiturak edo bi dimentsiotako elektroi gas klasikoak.

Erlazionatutako artikuluak

Orobat interesa dakizuke

View all arrow