Um amplificador feito com grafeno conseguiu emitir ondas em comprimentos de Terahertz – entre 0,3 e 3 trilhões de hertz – também conhecidas como raios-T. A exploração da tecnologia pode beneficiar as áreas médicas, de comunicações, de satélites, cosmológicas e outras. Uma aplicação importante seria como uma alternativa segura e não destrutiva aos raios-X.

As ondas Terahertz (THz) ficam entre as microondas e o infravermelho no espectro da frequência da luz, mas devido à sua baixa energia, os cientistas ainda não são capazes de aproveitar seu potencial.

No entanto, até agora, os comprimentos de onda, que variam entre 3 mm e 30 μm, se mostraram impossíveis de usar devido a sinais relativamente fracos de todas as fontes existentes. O dilema é conhecido nos círculos científicos como o “hiato de terahertz”.

A equipe do Departamento de Física de Loughborough, no Reino Unido, criou um novo tipo de transistor óptico – um amplificador THz funcional – usando grafeno e um semicondutor de alta temperatura. A física por trás do amplificador simples depende das propriedades do grafeno: transparente, não é sensível à luz e cujos elétrons não têm massa. O equipamento possui duas camadas de grafeno e um supercondutor que prende os elétrons sem massa de grafeno entre eles como um sanduíche.

O dispositivo é então conectado a uma fonte de energia. Quando a radiação THz atinge a camada externa de grafeno, as partículas retidas no interior se ligam às ondas de saída, amplificando-as.

“Quando a luz THz cai no ‘sanduíche’, ela é refletida como um espelho”, explica o professor Fedor Kusmartsev. Os fótons THz são transformados pelo grafeno em elétrons sem massa, que, por sua vez, são transformados novamente em fótons THz refletidos e energizados. “Devido a essa transformação, os fótons THz absorvem energia do grafeno – ou de uma bateria – e os fracos sinais THz são amplificados”, completa o físico.

Os resultados da pesquisa foram publicados no Physical Review Letters. A equipe continua desenvolvendo o dispositivo e espera ter protótipos prontos para testes em breve. Kusmartsev disse que espera ter um amplificador pronto para comercialização em cerca de um ano.  

“O universo está cheio de radiação Terahertz. Todos os organismos biológicos o absorvem e o emitem. A faixa de terahertz é a última frequência de radiação a ser adotada pela humanidade. Espero que, com esse amplificador disponível, possamos descobrir muitos mistérios da natureza, por exemplo, como reações químicas e processos biológicos funcionam, ou como nosso cérebro opera e como pensamos. Microondas, infravermelho, visível, raios-X e outras larguras de banda são vitais para inúmeras pesquisas científicas e avanços tecnológicos”, acredita o professor de física de Loughborough.

Via: Phys.org