量子點(diǎn)為小型化太赫茲設(shè)備提供了新平臺(tái)

　　來自俄羅斯和英國的科學(xué)家們開發(fā)了一種天線，可以幫助減少太赫茲輻射源的體積，縮小到一個(gè)指尖的大小。該天線是一個(gè)與量子點(diǎn)相結(jié)合的半導(dǎo)體層的“三明治”結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家們證明，這種天線提供了一種新型的通用系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)太赫茲輻射的發(fā)射和接收兩種功能。這種緊湊型的設(shè)備，工作在太赫茲范圍內(nèi)，在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的腫瘤可視化以及在航空航天工業(yè)上的高速通信系統(tǒng)中都將有所應(yīng)用。這項(xiàng)研究發(fā)表在《激光和光子的評論》雜志上。

　　太赫茲的范圍介于紅外和微波光譜之間。太赫茲輻射可以穿透活體組織，但不像X射線那樣，前者是不會(huì)產(chǎn)生電離的，因此對健康不構(gòu)成任何危害。因此，醫(yī)生可以極大地受益于緊湊的太赫茲掃描儀，可以獲得活體生物組織的照片。

　　來自阿斯頓大學(xué)和圣彼得堡機(jī)械與光學(xué)大學(xué)使用量子點(diǎn)開發(fā)了一種天線，可以顯著降低太赫茲源的體積大小。這項(xiàng)研究獲得了斯凱萊德大學(xué)和謝菲爾德大學(xué)的科學(xué)家，以及在維爾紐斯Teravil公司物理科學(xué)與技術(shù)中心的支持。

　　“這是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)，”該項(xiàng)目研究的導(dǎo)師Edik Rafailov教授說，他是阿斯頓光子技術(shù)研究所的副研究員，并在圣彼得堡機(jī)械與光學(xué)大學(xué)主持研究工作。“我們表明，量子點(diǎn)對于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體來說是一個(gè)很好的替代。這種新技術(shù)給我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，即可在室溫下產(chǎn)生太赫茲。而且有可能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊價(jià)格便宜的太赫茲器件。”

　　今天，太赫茲的產(chǎn)生依賴于涉及到太赫茲紅外激光束轉(zhuǎn)換的來源。這種轉(zhuǎn)換一般是在復(fù)雜的波導(dǎo)系統(tǒng)中如半導(dǎo)體晶體或二極管中進(jìn)行的。尋找產(chǎn)生和檢測太赫茲波的替代方法仍然在進(jìn)行中，但這種設(shè)備仍然很笨重且昂貴，只在低溫下進(jìn)行操作。

　　新型的天線使它不僅可以在室溫下使用太赫茲源，而且能夠?qū)崿F(xiàn)微型化。“我們能夠?qū)崿F(xiàn)的太赫茲輻射源能夠達(dá)到一個(gè)指尖的大小，即一種非常緊湊的太赫茲源，”主要作者Andrei Gorodetsky這樣評論到，圣彼得堡機(jī)械與光學(xué)大學(xué)光子學(xué)與光信息部門的研究員與阿斯頓光子技術(shù)研究所的研究人員共同合作進(jìn)行這項(xiàng)研究。“使用這種新型的天線，我們成功地去除了與當(dāng)前轉(zhuǎn)換所使用的窄光光譜相關(guān)的限制。這給了我們一個(gè)機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)緊湊的紅外激光器與天線的相結(jié)合。此外，天線的抗損傷比典型的半導(dǎo)體器件要好20倍。這兩個(gè)因素使我們能夠?qū)崿F(xiàn)天線與激光器件的相結(jié)合，而不是把它分開。”

　　研究人員認(rèn)為，他們的研究結(jié)果可以用于高速的通信系統(tǒng)，也可用于緊湊型的太赫茲掃描儀，這將實(shí)現(xiàn)深層的皮膚層，胚胎發(fā)育，腦的過程和內(nèi)部器官或腫瘤的動(dòng)態(tài)掃描成像。太赫茲輻射并不是有害的，因?yàn)樗粫?huì)在生物組織中散射太多。其結(jié)果是，相比其它替代類型的設(shè)備，太赫茲系統(tǒng)能夠提供更豐富、更且敏感的信息且獲取信息更為快速的相比。