El año pasado, el equipo de Sheng Zhigao, investigador del Centro de Altos Campos Magnéticos del Instituto de Ciencias Físicas de Hefei, Academia China de Ciencias, desarrolló un modulador electroóptico de terahercios activo e inteligente basado en el dispositivo experimental de alto campo magnético en estado estacionario. La investigación se publicó en ACS Applied Materials & Interfaces.
Si bien la tecnología de terahercios posee características espectrales superiores y amplias perspectivas de aplicación, su aplicación en ingeniería aún se ve seriamente limitada por el desarrollo de materiales y componentes de terahercios. Entre ellos, el control activo e inteligente de ondas de terahercios mediante un campo externo constituye una importante línea de investigación en este campo.
Con el objetivo de avanzar en la investigación de vanguardia sobre componentes centrales de terahercios, el equipo de investigación ha inventado un modulador de tensión de terahercios basado en el grafeno, un material bidimensional [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], un modulador fotocontrolado de banda ancha de terahercios basado en el óxido fuertemente asociado [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] y una nueva fuente de terahercios de control magnético de frecuencia única basada en fonones [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Se seleccionó la película de dióxido de vanadio de óxido electrónico asociado como capa funcional, se adoptó un diseño de estructura multicapa y un método de control electrónico. Se logró una modulación activa multifuncional de la transmisión, reflexión y absorción de terahercios (Figura a). Los resultados muestran que, además de la transmitancia y la absortividad, la reflectividad y la fase de reflexión también pueden regularse activamente mediante el campo eléctrico, donde la profundidad de modulación de la reflectividad puede alcanzar el 99,9 % y la fase de reflexión puede alcanzar una modulación de ~180° (Figura b). Más interesante aún, para lograr un control eléctrico inteligente de terahercios, los investigadores diseñaron un dispositivo con un novedoso bucle de retroalimentación "terahercios-eléctrico-terahercios" (Figura c). Independientemente de los cambios en las condiciones iniciales y el entorno externo, el dispositivo inteligente puede alcanzar automáticamente el valor de modulación de terahercios establecido (esperado) en aproximadamente 30 segundos.
(a) Diagrama esquemático de unmodulador electroópticobasado en VO2
(b) cambios de transmitancia, reflectividad, absortividad y fase de reflexión con corriente impresa
(c) diagrama esquemático del control inteligente
El desarrollo de un terahercio activo e inteligentemodulador electroópticoBasado en materiales electrónicos asociados, este proyecto ofrece una nueva idea para la realización del control inteligente de terahercios. Este trabajo contó con el apoyo del Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales y el Fondo de Dirección del Laboratorio de Alto Campo Magnético de la provincia de Anhui.
Hora de publicación: 08-ago-2023