
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

В Каспийском море появился… новый остров! Но далеко не все ученые рады этому открытию
Разбираемся, какие перспективы сулит новый кусок суши....

Тайна Девятой планеты наконец-то раскрыта?
Была вышвырнута в бездну, но сумела вернуться обратно благодаря помощи других звезд....

Что скрывается на обратной стороне золотой маски Тутанхамона?
Чужое лицо, чужая гробница, тайные заклятия — новые факты про самого известного фараона....

Новая «вакцина» делает старые аккумуляторы и батареи лучше новых в несколько раз
Эксперты говорят: «Это начало глобальной революции в энергетике!»....

Какие тайны скрывает в себе уникальный черный айсберг?
Взрыв супервулкана? Падение большого метеорита? Охота за разгадкой продолжается…...

Доказано: разрушительные землетрясения могут распространяться подобно заразе!
Ученые не ожидали, что тектонические плиты «заражают» друг друга смертоносной субдукцией....