量子點(diǎn)為小型化太赫茲設備提供了新平臺

　　來(lái)自俄羅斯和英國的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種天線(xiàn)，可以幫助減少太赫茲輻射源的體積，縮小到一個(gè)指尖的大小。該天線(xiàn)是一個(gè)與量子點(diǎn)相結合的半導體層的“三明治”結構?？茖W(xué)家們證明，這種天線(xiàn)提供了一種新型的通用系統，能夠實(shí)現太赫茲輻射的發(fā)射和接收兩種功能。這種緊湊型的設備，工作在太赫茲范圍內，在醫學(xué)和生物學(xué)的腫瘤可視化以及在航空航天工業(yè)上的高速通信系統中都將有所應用。這項研究發(fā)表在《激光和光子的評論》雜志上。

　　太赫茲的范圍介于紅外和微波光譜之間。太赫茲輻射可以穿透活體組織，但不像X射線(xiàn)那樣，前者是不會(huì )產(chǎn)生電離的，因此對健康不構成任何危害。因此，醫生可以極大地受益于緊湊的太赫茲掃描儀，可以獲得活體生物組織的照片。

　　來(lái)自阿斯頓大學(xué)和圣彼得堡機械與光學(xué)大學(xué)使用量子點(diǎn)開(kāi)發(fā)了一種天線(xiàn)，可以顯著(zhù)降低太赫茲源的體積大小。這項研究獲得了斯凱萊德大學(xué)和謝菲爾德大學(xué)的科學(xué)家，以及在維爾紐斯Teravil公司物理科學(xué)與技術(shù)中心的支持。

　　“這是一項技術(shù)挑戰，”該項目研究的導師Edik Rafailov教授說(shuō)，他是阿斯頓光子技術(shù)研究所的副研究員，并在圣彼得堡機械與光學(xué)大學(xué)主持研究工作。“我們表明，量子點(diǎn)對于傳統的半導體來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的替代。這種新技術(shù)給我們提供了一個(gè)機會(huì )，即可在室溫下產(chǎn)生太赫茲。而且有可能實(shí)現結構緊湊價(jià)格便宜的太赫茲器件。”

　　今天，太赫茲的產(chǎn)生依賴(lài)于涉及到太赫茲紅外激光束轉換的來(lái)源。這種轉換一般是在復雜的波導系統中如半導體晶體或二極管中進(jìn)行的。尋找產(chǎn)生和檢測太赫茲波的替代方法仍然在進(jìn)行中，但這種設備仍然很笨重且昂貴，只在低溫下進(jìn)行操作。

　　新型的天線(xiàn)使它不僅可以在室溫下使用太赫茲源，而且能夠實(shí)現微型化。“我們能夠實(shí)現的太赫茲輻射源能夠達到一個(gè)指尖的大小，即一種非常緊湊的太赫茲源，”主要作者Andrei Gorodetsky這樣評論到，圣彼得堡機械與光學(xué)大學(xué)光子學(xué)與光信息部門(mén)的研究員與阿斯頓光子技術(shù)研究所的研究人員共同合作進(jìn)行這項研究。“使用這種新型的天線(xiàn)，我們成功地去除了與當前轉換所使用的窄光光譜相關(guān)的限制。這給了我們一個(gè)機會(huì )實(shí)現緊湊的紅外激光器與天線(xiàn)的相結合。此外，天線(xiàn)的抗損傷比典型的半導體器件要好20倍。這兩個(gè)因素使我們能夠實(shí)現天線(xiàn)與激光器件的相結合，而不是把它分開(kāi)。”

　　研究人員認為，他們的研究結果可以用于高速的通信系統，也可用于緊湊型的太赫茲掃描儀，這將實(shí)現深層的皮膚層，胚胎發(fā)育，腦的過(guò)程和內部器官或腫瘤的動(dòng)態(tài)掃描成像。太赫茲輻射并不是有害的，因為它不會(huì )在生物組織中散射太多。其結果是，相比其它替代類(lèi)型的設備，太赫茲系統能夠提供更豐富、更且敏感的信息且獲取信息更為快速的相比。