Двухслойный графен из МФТИ: материал будущего для детектирования терагерцового излучения
Терагерцовое излучение — электромагнитное излучение, частота которого находится между инфракрасным и микроволновым диапазонами. Это излучение имеет большой потенциал для применения в различных областях науки и техники, таких как биомедицина, безопасность, коммуникации, астрономия и другие. Однако для реализации этих возможностей необходимо разработать эффективные источники и детекторы терагерцового излучения, которые могут работать при разных температурах и частотах.
Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали новый тип детектора терагерцового излучения на основе двухслойного графена. Этот детектор обладает рекордной чувствительностью при криогенных температурах и достаточной чувствительностью при комнатной температуре. Кроме того, он имеет простую конструкцию и низкую стоимость. Это открытие открывает новые перспективы для применения терагерцового излучения в различных областях науки, техники и медицины. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications.
Графен — двумерный материал из одноатомного слоя углерода, который обладает уникальными электронными, оптическими и механическими свойствами. Графен является одним из лучших проводников электричества и тепла, имеет высокую прозрачность для видимого и инфракрасного света, а также способен взаимодействовать с терагерцовым излучением.
Двухслойный графен — это структура из двух слоев углерода, сдвинутых друг относительно друга на небольшой угол. Такая конфигурация позволяет создать небольшую ширину запрещенной зоны — энергетический интервал между зонами проводимости и валентности в кристаллической решетке материала. Запрещенная зона определяет способность материала проводить электричество: чем она больше, тем хуже проводник; чем меньше или отсутствует (как в однослойном графене), тем лучше проводник. Двухслойный графен с небольшой запрещенной зоной оказался «золотой серединой» между однослойным графеном и классическими объемными полупроводниками.
Ученые из МФТИ изготовили детектор на основе двухслойного графена и подвергли его испытаниям при разных температурах и частотах терагерцового излучения. Они обнаружили, что детектор обладает рекордной чувствительностью при криогенных температурах (около -260 °C), превосходя по этому параметру коммерческие болометры на полупроводниках и сверхпроводниках. При комнатной температуре чувствительность детектора снижается, но все еще остается достаточной для практических приложений. Ученые также выяснили, что чувствительность детектора зависит от угла сдвига между слоями графена: чем он больше, тем лучше детектор работает.
Детектор на основе двухслойного графена имеет ряд преимуществ перед существующими детекторами терагерцового излучения. Во-первых, он имеет высокую чувствительность при любых температурах, что позволяет использовать его без специального охлаждения. Во-вторых, он имеет простую конструкцию и низкую стоимость, что делает его доступным для широкого применения. В-третьих, он имеет широкий динамический диапазон и может работать при разных частотах терагерцового излучения.
В перспективе терагерцовое излучение может быть использовано для беспроводной передачи данных сверхвысокой скорости, для сканирования объектов без повреждения их структуры, для диагностики и лечения некоторых заболеваний, для изучения космических объектов и явлений. Для этого необходимо продолжать развивать технологии генерации и детектирования терагерцового излучения, а также исследовать его взаимодействие с различными материалами и биологическими системами.
Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали новый тип детектора терагерцового излучения на основе двухслойного графена. Этот детектор обладает рекордной чувствительностью при криогенных температурах и достаточной чувствительностью при комнатной температуре. Кроме того, он имеет простую конструкцию и низкую стоимость. Это открытие открывает новые перспективы для применения терагерцового излучения в различных областях науки, техники и медицины. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications.
Графен — двумерный материал из одноатомного слоя углерода, который обладает уникальными электронными, оптическими и механическими свойствами. Графен является одним из лучших проводников электричества и тепла, имеет высокую прозрачность для видимого и инфракрасного света, а также способен взаимодействовать с терагерцовым излучением.
Двухслойный графен — это структура из двух слоев углерода, сдвинутых друг относительно друга на небольшой угол. Такая конфигурация позволяет создать небольшую ширину запрещенной зоны — энергетический интервал между зонами проводимости и валентности в кристаллической решетке материала. Запрещенная зона определяет способность материала проводить электричество: чем она больше, тем хуже проводник; чем меньше или отсутствует (как в однослойном графене), тем лучше проводник. Двухслойный графен с небольшой запрещенной зоной оказался «золотой серединой» между однослойным графеном и классическими объемными полупроводниками.
Ученые из МФТИ изготовили детектор на основе двухслойного графена и подвергли его испытаниям при разных температурах и частотах терагерцового излучения. Они обнаружили, что детектор обладает рекордной чувствительностью при криогенных температурах (около -260 °C), превосходя по этому параметру коммерческие болометры на полупроводниках и сверхпроводниках. При комнатной температуре чувствительность детектора снижается, но все еще остается достаточной для практических приложений. Ученые также выяснили, что чувствительность детектора зависит от угла сдвига между слоями графена: чем он больше, тем лучше детектор работает.
Детектор на основе двухслойного графена имеет ряд преимуществ перед существующими детекторами терагерцового излучения. Во-первых, он имеет высокую чувствительность при любых температурах, что позволяет использовать его без специального охлаждения. Во-вторых, он имеет простую конструкцию и низкую стоимость, что делает его доступным для широкого применения. В-третьих, он имеет широкий динамический диапазон и может работать при разных частотах терагерцового излучения.
В перспективе терагерцовое излучение может быть использовано для беспроводной передачи данных сверхвысокой скорости, для сканирования объектов без повреждения их структуры, для диагностики и лечения некоторых заболеваний, для изучения космических объектов и явлений. Для этого необходимо продолжать развивать технологии генерации и детектирования терагерцового излучения, а также исследовать его взаимодействие с различными материалами и биологическими системами.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....