Фізики з Німеччини розробили нове джерело терагерцевого випромінювання. Ширина спектра його імпульсів перевершує аналогічний параметр найпопулярнішого фотопровідного випромінювача з арсеніда галію на порядок. Крім того, нове джерело має стати дешевшим за попередні - для його роботи більше не потрібен високоінтенсивний дорогий лазер. Роботу вчених опубліковано в журналі
Діапазон терагерцевого електромагнітного випромінювання (3 ст.1 1011 - 3 1012 Гц) розташовується в свого роду «темній» області між діапазонами добре вивчених мікрохвильових та інфрачервоних хвиль. В англійській цей діапазон називають терагерцевою прогалиною (terahertz gap), вказуючи на слабкий розвиток технологій випромінювання і маніпуляції хвиль терагерцевих частот. На відміну від сусідів за спектром, генерація терагерцевого випромінювання і сьогодні залишається складним і дорогим процесом.
Т-промені (друга назва терагерцових хвиль) з легкістю проникають у багато матеріалів, і, на відміну від рентгенівських променів, нешкідливі через відсутність іонізуючих властивостей. Тому, наприклад, в медицині активно використовуються терагерцеві томографи, що дозволяють досліджувати верхні шари тіла людини (шкіру, судини і м'язи). Т-промені використовують для сканування людей і багажу в аеропортах, а також для контролю якості різних матеріалів у промисловості.
Існують і суто наукові застосування терагерцевого випромінювання. Крім терагерцевої спектроскопії за допомогою Т-променів також можна прискорювати заряджені частинки. Теоретично, за допомогою терагерцевого прискорювача можна досягати енергій порядку гігаелектронвольт на сантиметр, що значно перевищує енергії, одержувані на сучасних прискорювачах.
Один з найпопулярніших методів генерації Т-променів - опромінення кристала арсеніда галію короткими лазерними імпульсами. При опроміненні кристала, в ньому з'являються заряди, які прискорюють доданим до кристала потенціалом. Прискорені заряди і виробляють терагерцеве випромінювання. Такий метод має два важливих недоліки: для нього підходять тільки спеціальні високоінтенсивні дорогі лазери, а максимально можлива ширина спектра становить всього 7 терагерц.
Група дослідників на чолі з Абхішеком Сінгхом (Abhishek Singh) з Наукового центру імені Гельмгольца Дрезден-Россендорф впоралася з двома проблемами відразу. Свій випромінювач вони виготовили з Німеччини - цей матеріал дозволяє отримувати на порядок більш широкий спектр випромінювання (70 терагерц) і здатний працювати з дешевим волоконним лазером. Але чистий німеччин погано виконує свою роботу - після опромінення лазером має пройти кілька мікросекунд, перш ніж зникнуть індуковані заряди, що занадто довго, наступний лазерний імпульс прийде набагато швидше.
Для вирішення цієї проблеми вчені імплантували невелику кількість золота в своє германієве джерело. За допомогою іонного прискорювача вони обстріляли антену атомами золота. Таким способом золото проникає всередину германієвого джерела на глибину в 100 нанометрів. Для рівномірного розподілу атомів по германієвому кристалу його на кілька годин розігріли до температури в 900 градусів Цельсія.
Вдосконалений варіант антени впорався із завданням щодо усунення зарядів набагато краще. У Німеччині з домішками золота заряди нейтралізуються менш ніж за дві наносекунди - в тисячу разів швидше, ніж без домішок. Таким чином фізики домоглися значного зменшення часових проміжків між імпульсами.
Нове джерело дозволяє отримувати імпульси з дуже широким і при цьому безперервним спектром. Такі характеристики роблять його універсальним пристроєм, впевнені вчені. На відміну від арсеніда галію, німеччин сумісний з кремнієм, а значить нове джерело гіпотетично може стати частиною КМОП-мікросхем.
Не так давно фізики зареєстрували терагерцеве випромінювання води і згенерували рекордно потужні імпульси терагерцевого випромінювання.