Des scientifiques développent une source térahertz ultra-mince –

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  • Des physiciens de l’Université du Sussex ont développé une source superficielle semi-conductrice de térahertz extrêmement mince et de grande surface, composée de quelques couches atomiques et compatible avec les plates-formes électroniques existantes.

    Les sources térahertz émettent de brèves impulsions lumineuses oscillant à «mille milliards de fois par seconde». A cette échelle, ils sont trop rapides pour être manipulés par l’électronique standard, et, jusqu’à récemment, trop lents pour être manipulés par les technologies optiques. Cela a une grande importance pour l’évolution des appareils de communication ultra-rapides au-dessus de la limite de 300 GHz – comme celle requise pour la technologie de téléphonie mobile 6G – quelque chose qui est encore fondamentalement au-delà de la limite de l’électronique actuelle.

    Les chercheurs du laboratoire de photonique émergente (EPic) du Sussex, dirigés par le directeur du laboratoire de photonique émergente (EPic), professeur Marco Peccianti, sont des chefs de file de la technologie d’émission térahertz de surface ayant obtenu les sources de semi-conducteurs de surface les plus brillantes et les plus minces démontrées à ce jour. La zone d’émission de leur nouveau développement, source semi-conductrice de térahertz, est 10 fois plus fine que précédemment, avec des performances comparables voire meilleures.

    Les couches minces peuvent être placées au-dessus d’objets et d’appareils existants, ce qui signifie qu’elles sont capables de placer une source térahertz dans des endroits qui auraient été inconcevables autrement, y compris un objet du quotidien comme une théière ou même une œuvre d’art – ouvrant d’énormes potentiel de lutte contre la contrefaçon et de «l’Internet des objets» – ainsi que des appareils électroniques auparavant incompatibles, comme un téléphone mobile de nouvelle génération.

    Le Dr Juan S.Totero Gongora, Leverhulme Early Career Fellow à l’Université du Sussex, a déclaré:

    «D’un point de vue physique, nos résultats fournissent une réponse longtemps recherchée qui remonte à la première démonstration de sources térahertz basées sur des lasers bicolores.

    «Les semi-conducteurs sont largement utilisés dans les technologies électroniques mais sont restés pour la plupart hors de portée pour ce type de mécanisme de génération de térahertz. Nos découvertes ouvrent donc un large éventail d’opportunités intéressantes pour les technologies de térahertz.

    Le Dr Luke Peters, chercheur du projet TIMING du Conseil européen de la recherche à l’Université du Sussex, a déclaré:

    “L’idée de placer des sources térahertz dans des endroits inaccessibles a un grand attrait scientifique, mais dans la pratique est très difficile. Le rayonnement térahertz peut jouer un rôle primordial dans la science des matériaux, les sciences de la vie et la sécurité. Néanmoins, il reste étranger à la plupart des technologies existantes, y compris les appareils qui parlent aux objets du quotidien dans le cadre de «l’Internet des objets» en pleine expansion.

    “Ce résultat est une étape importante dans notre cheminement pour rapprocher les fonctions térahertz de notre vie quotidienne.”

    Entre micro-ondes et infrarouge dans le spectre électromagnétique, les ondes térahertz sont une forme de rayonnement très recherchée dans la recherche et l’industrie. Ils ont une capacité naturelle à révéler la composition matérielle d’un objet en pénétrant facilement des matériaux courants comme le papier, les vêtements et le plastique de la même manière que les rayons X, mais sans être nocifs.

    L’imagerie Terahertz permet de «voir» la composition moléculaire des objets et de distinguer différents matériaux. Les développements précédents de l’équipe du professeur Peccianti ont présenté les applications potentielles des caméras térahertz, qui pourraient être transformatrices dans la sécurité des aéroports, et des scanners médicaux – tels que ceux utilisés pour détecter les cancers de la peau.

    L’un des plus grands défis auxquels sont confrontés les scientifiques travaillant dans la technologie térahertz est que ce qui est communément accepté comme une “ source térahertz intense ” est faible et encombrant par rapport, par exemple, à une ampoule. Dans de nombreux cas, le besoin de matériaux très exotiques, tels que des cristaux non linéaires, les rend peu maniables et coûteux. Cette exigence pose des défis logistiques pour l’intégration avec d’autres technologies, telles que les capteurs et les communications ultrarapides.

    L’équipe de Sussex a surmonté ces limitations en développant des sources térahertz à partir de matériaux extrêmement minces (environ 25 couches atomiques). En éclairant un semi-conducteur de qualité électronique avec deux types différents de lumière laser, chacun oscillant à une fréquence ou une couleur différente, ils ont pu provoquer l’émission de courtes rafales de rayonnement térahertz.

    Cette percée scientifique est recherchée depuis longtemps par les scientifiques travaillant dans le domaine depuis la première démonstration de sources térahertz à base de lasers bicolores au début des années 2000. Les sources térahertz bicolores basées sur des mélanges spéciaux de gaz, tels que l’azote, l’argon ou le krypton, sont parmi les sources les plus performantes disponibles aujourd’hui. Les semi-conducteurs, largement utilisés dans les technologies électroniques, sont restés pour la plupart hors de portée pour ce type de mécanisme de génération de térahertz.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université du Sussex. Original écrit par Alice Ingall. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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