Tha luchd-rannsachaidh air sliseag air leth tana a leasachadh le cuairt fotonach amalaichte a dh’ fhaodadh a bhith air a chleachdadh gus brath a ghabhail air a’ bheàrn terahertz mar a chanar ris – a tha eadar 0.3-30THz anns an speactram electromagnetic – airson speactroscopaidh agus ìomhaighean.
Tha a’ bheàrn seo an-dràsta na sheòrsa de raon marbh teicneòlach, a’ toirt cunntas air triceadan a tha ro luath airson innealan eileagtronaigeach is cian-chonaltraidh an latha an-diugh, ach ro shlaodach airson tagraidhean optaigeach agus ìomhaighean.
Ach, tha an sliseag ùr aig na luchd-saidheans a-nis a’ toirt cothrom dhaibh tonnan terahertz a thoirt gu buil le tricead, tonn-fhaid, leud agus ìre sònraichte. Dh’fhaodadh smachd cho mionaideach sin leigeil le rèididheachd terahertz a bhith air a cleachdadh airson tagraidhean an ath ghinealaich anns an dà chuid raointean dealanach agus optigeach.
Chaidh an obair, a chaidh a dhèanamh eadar EPFL, ETH Zurich agus Oilthigh Harvard, fhoillseachadh ann anConaltradh Nàdair.
Mhìnich Cristina Benea-Chelmus, a stiùir an rannsachadh ann an Obair-lann nam Fotonaig Tar-chinealach (HYLAB) aig Sgoil Innleadaireachd EPFL, ged a chaidh tonnan terahertz a thoirt gu buil ann an suidheachadh obair-lann roimhe, gu robh dòighean-obrach roimhe seo an urra ri criostalan mòra sa mhòr-chuid gus na triceadan ceart a chruthachadh. An àite sin, tha cleachdadh an obair-lann aice den chuairt fotonaig, air a dhèanamh à lithium niobate agus air a ghreanadh gu grinn aig sgèile nanometer le co-obraichean aig Oilthigh Harvard, a’ dèanamh dòigh-obrach tòrr nas sìmplidhe. Tha cleachdadh fo-strat silicon cuideachd a’ dèanamh an inneal freagarrach airson a thoirt a-steach do shiostaman dealanach agus optaigeach.
“Tha e air leth dùbhlanach tonnan a chruthachadh aig triceadan glè àrd, agus chan eil mòran dhòighean ann as urrainn an gineadh le pàtrain sònraichte," mhìnich i. “Tha sinn a-nis comasach air cruth sealach mionaideach tonnan terahertz a dhealbhadh – a ràdh gu bunaiteach, ‘Tha mi ag iarraidh tonn-chruth a tha coltach ri seo.’”
Gus seo a choileanadh, dhealbhaich obair-lann Benea-Chelmus rèiteachadh nan seanalan, ris an canar treòraichean-tonn, air a’ chip ann an dòigh ’s gun gabhadh antennas microscopach a chleachdadh gus tonnan terahertz a chraoladh a chaidh a chruthachadh le solas bho shnàithleanan optaigeach.
“’S e fìor bhuannachd a th’ ann gu bheil an inneal againn mu thràth a’ cleachdadh comharra optigeach àbhaisteach, oir tha e a’ ciallachadh gun gabh na sgoltagan ùra seo a chleachdadh le leusairean traidiseanta, a tha ag obair gu math agus air an tuigsinn gu math. Tha e a’ ciallachadh gu bheil an inneal againn co-chòrdail ri cian-chonaltradh,” chuir Benea-Chelmus cuideam air. Thuirt i cuideachd gum faodadh innealan beaga bìodach a chuireas agus a gheibh comharran anns an raon terahertz pàirt chudromach a ghabhail ann an siostaman gluasadach an t-siathamh ginealach (6G).
Ann an saoghal optaig, tha Benea-Chelmus a’ faicinn comas sònraichte airson sgoltagan lithium niobate beaga bìodach ann an speactroscopaidh agus ìomhaighean. A bharrachd air a bhith neo-ianachail, tha tonnan terahertz tòrr nas ìsle ann an lùth na mòran sheòrsaichean tonn eile (leithid x-ghathan) a thathas a’ cleachdadh an-dràsta gus fiosrachadh a thoirt seachad mu cho-dhèanamh stuth - ge bith an e cnàimh no peantadh ola a th’ ann. Mar sin, dh’ fhaodadh inneal teann, neo-sgriosail mar a’ chip lithium niobate roghainn eile nach eil cho ionnsaigheach a thoirt seachad an àite dhòighean speactrografaigeach gnàthach.
“Dh’fhaodadh tu smaoineachadh air rèididheachd terahertz a chur tro stuth anns a bheil ùidh agad agus a sgrùdadh gus freagairt an stuth a thomhas, a rèir a structar moileciuil. Seo uile bho inneal nas lugha na ceann maidsidh," thuirt i.
An ath rud, tha Benea-Chelmus an dùil fòcas a chur air feartan nan treòraichean-tonn agus antennas a’ chip a leasachadh gus cruthan-tonn a chruthachadh le meudan nas motha, agus triceadan agus ìrean crìonaidh nas mionaidiche. Tha i cuideachd a’ faicinn comas airson an teicneòlas terahertz a chaidh a leasachadh san obair-lann aice a bhith feumail airson tagraidhean cuantamach.
“Tha mòran cheistean bunaiteach ri fhreagairt; mar eisimpleir, tha ùidh againn an urrainn dhuinn sgoltagan mar sin a chleachdadh gus seòrsachan ùra de rèididheachd cuantamach a chruthachadh a ghabhas làimhseachadh air clàran-ama gu math goirid. Faodar tonnan mar sin ann an saidheans cuantamach a chleachdadh gus smachd a chumail air nithean cuantamach," thuirt i mar cho-dhùnadh.
Àm puist: 14 Gearran 2023
