Voor jaren, wetenschappers hebben terahertz-straling afgewezen. Waarom? Er waren maar weinig manieren om deze gezichtslijn te controleren, niet-ioniserende straling. Echter, ze zagen het potentieel ervan. Bijvoorbeeld, het kan worden gebruikt voor korte afstanden, communicatie met hoge bandbreedte voor kleine medische en omgevingssensoren. Nutsvoorzieningen, onderzoekers hebben een manier ontwikkeld om terahertz-stralen magnetisch te controleren met behulp van speciaal ontworpen nanodeeltjes. Door de sterkte en richting van het aangelegde magnetische veld te regelen, de nanodeeltjes stemden dynamisch de fase en amplitude van een terahertz-bundel af.

Deze studie toont het potentieel aan van gemanipuleerde nanodeeltjes om terahertz-stralen magnetisch te controleren. Het regelen van de amplitude en fase van de bundels op nanoschaal biedt een scala aan mogelijkheden. Bijvoorbeeld, de nanodeeltjes kunnen kleine, hoogfrequente transistoren. De deeltjes kunnen ook helpen bij het creëren van draadloze netwerken waarmee nanorobots kunnen samenwerken.

Het spectrale venster van terahertz (100 gigahertz tot 10 terahertz) trekt de aandacht vanwege zijn potentiële gebruik in submillimetergolfcommunicatie- en detectiesystemen. Hoewel er nog veel te leren valt over deze spectrale band, nanostructuren zullen waarschijnlijk een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van toekomstige terahertz-systemen voor toepassingen in de echte wereld. Met behulp van geavanceerde elektronische materialen die tegelijkertijd zowel magnetisme als ferro-elektriciteit bezitten, onderzoekers van de Universiteit van Texas in San Antonio en het Center for Integrated Nanotechnologies demonstreerden magnetische controle van een terahertz-straal.

Het team gebruikte een hydrothermische methode om nanodeeltjes te synthetiseren die zijn samengesteld uit een ferromagnetische kern (kobaltferriet) en een ferro-elektrische schil (bariumtitanaat). Assemblages van deze nanodeeltjes werden vervolgens bedreven onder invloed van een extern magnetisch veld en bij een lage temperatuur. Het team varieerde of ze het magnetische veld parallel of antiparallel aan de richting van een terahertz-straal toepasten.

Ze observeerden verschillende effecten voor de twee magnetische veldoriëntaties. Wanneer antiparallel toegepast op de terahertz-straal, het nanodeeltjessamenstel moduleerde de amplitude van de uitgezonden terahertz-straal. Wanneer parallel toegepast, de nanodeeltjesassemblage moduleerde de fase van de terahertz-straal. Deze effecten zijn te wijten aan de verschillende soorten magnetische en elektrische koppeling die optreedt tussen de ferromagnetische kern en de ferro-elektrische schil van de nanodeeltjes.

Dit onderzoek onthult een opwindende nieuwe benadering voor de dynamische controle van terahertz-golfvoortplanting door middel van nanodeeltjes. Het demonstreert een terahertz-modusschakelaar waarbij de modulatiemodus - amplitude of fase - dynamisch kan worden geschakeld door de richting van het aangelegde externe magnetische veld te veranderen.