एकीकृत फोटोनिक सर्किट प्रयोग गर्ने चिप्सले 'टेराहर्ट्ज ग्याप' बन्द गर्न मद्दत गर्न सक्छ।

अनुसन्धानकर्ताहरूले एकीकृत फोटोनिक सर्किट भएको अत्यन्तै पातलो चिप विकास गरेका छन् जुन स्पेक्ट्रोस्कोपी र इमेजिङको लागि इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक स्पेक्ट्रममा ०.३-३०THz बीचको तथाकथित टेराहर्ट्ज ग्यापको शोषण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।

यो खाडल हाल प्राविधिक रूपमा मृत क्षेत्र जस्तै छ, जसले आजको इलेक्ट्रोनिक्स र दूरसञ्चार उपकरणहरूको लागि धेरै छिटो तर अप्टिक्स र इमेजिङ अनुप्रयोगहरूको लागि धेरै ढिलो फ्रिक्वेन्सीहरू वर्णन गर्दछ।

यद्यपि, वैज्ञानिकहरूको नयाँ चिपले अब उनीहरूलाई अनुकूलित आवृत्ति, तरंगदैर्ध्य, आयाम र चरणको साथ टेराहर्ट्ज तरंगहरू उत्पादन गर्न सक्षम बनाउँछ। यस्तो सटीक नियन्त्रणले टेराहर्ट्ज विकिरणलाई इलेक्ट्रोनिक र अप्टिकल क्षेत्रहरूमा अर्को पुस्ताको अनुप्रयोगहरूको लागि प्रयोग गर्न सक्षम बनाउन सक्छ।

EPFL, ETH जुरिच र हार्वर्ड विश्वविद्यालय बीच गरिएको यो काम प्रकाशित भएको छप्रकृति सञ्चार।

EPFL को इन्जिनियरिङ स्कूलको हाइब्रिड फोटोनिक्स प्रयोगशाला (HYLAB) मा अनुसन्धानको नेतृत्व गर्ने क्रिस्टिना बेनिया-चेल्मसले व्याख्या गरिन् कि टेराहर्ट्ज तरंगहरू पहिले प्रयोगशाला सेटिङमा उत्पादन गरिएको भए पनि, अघिल्ला दृष्टिकोणहरूले सही फ्रिक्वेन्सीहरू उत्पन्न गर्न मुख्यतया बल्क क्रिस्टलहरूमा निर्भर थिए। यसको सट्टा, उनको प्रयोगशालाले लिथियम नियोबेटबाट बनेको र हार्वर्ड विश्वविद्यालयका सहयोगीहरूद्वारा न्यानोमिटर स्केलमा बारीक रूपमा नक्काशी गरिएको फोटोनिक सर्किटको प्रयोगले धेरै सुव्यवस्थित दृष्टिकोण बनाउँछ। सिलिकन सब्सट्रेटको प्रयोगले उपकरणलाई इलेक्ट्रोनिक र अप्टिकल प्रणालीहरूमा एकीकरणको लागि उपयुक्त बनाउँछ।

"धेरै उच्च आवृत्तिहरूमा तरंगहरू उत्पन्न गर्नु अत्यन्तै चुनौतीपूर्ण छ, र धेरै कम प्रविधिहरू छन् जसले तिनीहरूलाई अद्वितीय ढाँचाहरूसँग उत्पन्न गर्न सक्छ," उनले व्याख्या गरिन्। "हामी अब टेराहर्ट्ज तरंगहरूको सही अस्थायी आकार इन्जिनियर गर्न सक्षम छौं - मूल रूपमा भन्नुपर्दा, 'म यस्तो देखिने तरंगरूप चाहन्छु।'"

यो प्राप्त गर्न, बेनिया-चेल्मसको प्रयोगशालाले चिपको च्यानलहरूको व्यवस्था, जसलाई वेभगाइड भनिन्छ, डिजाइन गर्‍यो, ताकि माइक्रोस्कोपिक एन्टेनाहरू अप्टिकल फाइबरबाट प्रकाशद्वारा उत्पन्न टेराहर्ट्ज तरंगहरू प्रसारण गर्न प्रयोग गर्न सकियोस्।

"हाम्रो उपकरणले पहिले नै मानक अप्टिकल सिग्नलको प्रयोग गरिरहेको तथ्य साँच्चै फाइदाजनक छ, किनकि यसको अर्थ यी नयाँ चिपहरू परम्परागत लेजरहरूसँग प्रयोग गर्न सकिन्छ, जुन धेरै राम्रोसँग काम गर्छन् र धेरै राम्ररी बुझिन्छन्। यसको अर्थ हाम्रो उपकरण दूरसञ्चार-अनुकूल छ," बेनिया-चेल्मसले जोड दिइन्। उनले थपिन् कि टेराहर्ट्ज दायरामा सिग्नलहरू पठाउने र प्राप्त गर्ने लघु उपकरणहरूले छैटौं पुस्ताको मोबाइल प्रणाली (6G) मा प्रमुख भूमिका खेल्न सक्छन्।

अप्टिक्सको संसारमा, बेनिया-चेल्मसले स्पेक्ट्रोस्कोपी र इमेजिङमा लघु लिथियम निओबेट चिप्सको लागि विशेष सम्भावना देख्छन्। गैर-आयनाइजिंग हुनुको साथै, टेराहर्ट्ज तरंगहरू धेरै अन्य प्रकारका तरंगहरू (जस्तै एक्स-रे) भन्दा धेरै कम ऊर्जा हुन् जुन हाल सामग्रीको संरचनाको बारेमा जानकारी प्रदान गर्न प्रयोग गरिन्छ - चाहे त्यो हड्डी होस् वा तेल चित्रकला। त्यसैले लिथियम निओबेट चिप जस्तो कम्प्याक्ट, गैर-विनाशकारी उपकरणले हालको स्पेक्ट्रोग्राफिक प्रविधिहरूको लागि कम आक्रामक विकल्प प्रदान गर्न सक्छ।

"तपाईंले आफूलाई रुचि भएको सामग्री मार्फत टेराहर्ट्ज विकिरण पठाउने र यसको आणविक संरचनाको आधारमा सामग्रीको प्रतिक्रिया मापन गर्न यसको विश्लेषण गर्ने कल्पना गर्न सक्नुहुन्छ। यो सबै सलाईको टाउको भन्दा सानो उपकरणबाट," उनले भनिन्।

अर्को, बेनिया-चेल्मसले चिपको वेभगाइड र एन्टेनाको गुणहरूलाई ठूलो एम्प्लिट्यूडहरू, र अझ राम्रोसँग ट्युन गरिएको फ्रिक्वेन्सी र क्षय दरहरू सहितको तरंगरूपहरू इन्जिनियर गर्नमा ध्यान केन्द्रित गर्ने योजना बनाएकी छिन्। उनी आफ्नो प्रयोगशालामा विकसित टेराहर्ट्ज प्रविधि क्वान्टम अनुप्रयोगहरूको लागि उपयोगी हुने सम्भावना पनि देख्छिन्।

"धेरै आधारभूत प्रश्नहरू सम्बोधन गर्नुपर्ने छ; उदाहरणका लागि, हामी यस्ता चिप्स प्रयोग गरेर नयाँ प्रकारका क्वान्टम विकिरणहरू उत्पन्न गर्न सक्छौं कि सक्दैनौं भन्ने कुरामा रुचि राख्छौं जुन अत्यन्तै छोटो समयमा हेरफेर गर्न सकिन्छ। क्वान्टम विज्ञानमा यस्ता तरंगहरू क्वान्टम वस्तुहरू नियन्त्रण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ," उनले निष्कर्ष निकालिन्।