Ученые создали новый детектор, который в перспективе может привести к появлению целого поколения устройств, способных заглядывать под поверхность тел, стен и других объектов. С помощью графена ученые сконструировали прототип детектора, который может улавливать излучение в широком диапазоне длин волн.
Свет, которым мы освещаем окружающие нас предметы, на самом деле состоит из очень узкого диапазона длин волн и частот. Однако в новом устройстве используются терагерцовые волны, невидимые для человеческого глаза. Терагерцовые волны имеют большую длину и низкую частоту и находятся между микроволнами и инфракрасными волнами. Свет с такими длинами волн может проходить через материалы, которые мы обычно считаем непрозрачными, например кожу, пластик, одежду и картон. Его также можно использовать для определения химических веществ, которые излучают только в терагерцовом диапазоне.
Чтобы обнаружить терагерцовые волны, ученые обратились к графену — однослойному материалу, состоящему из связанных между собой атомов углерода. Используя особые свойства графена, исследователи смогли увеличить скорость работы детектора и сохранить его чувствительность при комнатной температуре. Другие детекторы сохраняли чувствительность только при экстремально низких температурах — около -452 градусов по Фаренгейту.
«Свет поглощается электронами в графене, которые нагреваются, но не так легко теряют энергию, — сказал Деннис Дрю, один из исследователей, в пресс-релизе. — Поэтому они остаются горячими, в то время как атомная решетка углерода остается холодной».
Электрический сигнал позволяет обнаружить наличие терагерцовых волн под поверхностью материалов, которые кажутся непрозрачными для человеческого глаза. Это может оказаться чрезвычайно полезным в будущем при создании изображений. В то время как рентгеновские лучи проходят сквозь кожу и достигают кости, этот новый детектор представляет собой промежуточный этап, который позволяет исследователям, например, заглянуть под слои кожи. Это открывает возможности для будущих открытий в этой промежуточной зоне.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.