|
اخیراً مهندسین و فیزیکدانان تجربی دانشگاه هاروارد نخستین چشمه‌ی نیمه‌رسانای
دمابالای خود (با دمای کاری‌ای در حدود دمای اتاق) را به‌نمایش گذاشته‌اند. این
چشمه‌ی نیمه رسانا دارای تابش تراهرتزِ (یک تریلیارد هرتز) همدوس بوده و با استفاده
از الکتریسیته راه‌اندازی می‌شود. این ابزار می‌تواند در آینده کاربردهایی چون
دیدبانی امنیتی و حسگرهای شیمیایی داشته باشد.
این چشمه‌ی تابش تراهرتز به‌کمک فناوری‌های تجاری‌شده‌ی نانو ساخته شده است و در
ساخت آن، محققانی چون میخاییل بکلین و فدریکو کاپاسو، روبرت والاس و وینتون هایز از
دانشکده‌ی مهندسی و علوم تجربی هاروارد (SEAS) شرکت داشته‌اند.
به‌کارگیری لیزرهای محدوده‌ی طیفی تراهرتز که طول‌موج‌های ۳۰ تا ۳۰۰ را پوشش می‌دهد
یکی از مشکلات اصلی مهندسان است. به‌ویژه ساخت آن دسته از لیزرهایی که در دمای اتاق
عمل کرده و از انرژی الکتریکی استفاده می‌کند و به‌صورت برقی خنک می‌شوند. این
ابزارها به سردسازهای برودتی نیاز دارند و به‌همین دلیل برای کارهای روزمره چندان
مناسب نیستند.
بلکین در این ارتباط گفت: «ابزار ما پرتو تراهرتزی با توان چندصد نانووات (در دمای
اتاق) تا چندصد میکرووات (در دماهایی که به آسانی از طریق سردسازهای برقی قابل
دستیابی هستند) تابش می‌کند. علاوه بر این می‌توان در آینده از طریق بهینه‌سازی
نانوساختارِ نیمه‌رسانای ناحیه‌ی فعال و همچنین از طریق ارتقای بازده استخراج تابش
تراهرتز، توان خروجی تراهرتز را تا سطوح میلی‌وات افزایش داد».
برای دستیابی به این ابزار جدید و فایق‌آمدن بر محدودیت‌های دمایی لیزرهای کنونی،
محققان مذکور یک لیزر آبشار کوانتومی (QCL) زیرقرمز در دمای اتاق ساختند که به‌طور
هم‌زمان با دو بسامد مختلف تابش می‌کند. تابش تراهرتز از طریق فرآیند تولیدِ
بسامد-متفاوت در درون ماده‌ی لیزر، در دمای اتاق و در بسامد ۵ تراهرتز تولید
می‌شود. (این بسامد برابر با تفاوت دو بسامد QCL زیرقرمز است).
کاپاسو می‌گوید: «تصویربرداری تراهرتز و حسگرهایی از این دست در آینده بسیار
پرکاربرد خواهند بود. در این فناوری نسبتاً جدید برای دستیابی به نفوذ بالا، به
چشمه‌های کوچک، قابل‌حمل و قابل‌تنظیم نیاز است. ما معتقدیم که چشمه‌ی تراهرتز ما
قابلیت توسعه‌ی بالایی دارد زیرا نانوماده‌ی مورد استفاده در این چشمه از طریق رشد
هم‌بافته‌ی پرتو مولکولی ساخته شده است. این روش یک فرآیند تجاری و پرکاربرد است».
قابلیت پرتوهای تراهرتز برای نفوذ موثر از کاغذ، پوشاک، مقوا، پلاستیک و بسیاری از
مواد دیگر موجب شده است تا این ماده برای کاربردهایی چون مشاهده‌ی مواد شیمیایی و
عامل‌های زیستی در درون بسته‌ها و دیدن تومورها بدون ایجاد جراحت بسیار مناسب باشد.
نتایج این بررسی در نشریه‌ی Applied Physics Letters به چاپ رسیده است.
|
