Straling uit vele delen van het elektromagnetische spectrum is gebruikt voor uiterst nuttige toepassingen, op uiteenlopende terreinen als geneeskunde, beeldvorming en fotografie, en astronomie. Echter, het terahertz (THz) gebied van het spectrum, gelegen tussen microgolven en infrarood licht, is relatief onderbenut vanwege moeilijkheden bij het kunstmatig genereren van dergelijke straling en bij het bouwen van apparaten om het te detecteren.

In een doorbraak op het gebied van terahertz-detectie, onderzoekers van de Universiteit van Tokyo en collega's hebben een thermomechanisch apparaat gemaakt dat straling in het terahertz-gebied van het spectrum op een gevoelige en snelle manier kan detecteren, zonder de noodzaak van intensieve koeling tot cryogene temperaturen zoals -270ºC. Dit apparaat opent mogelijk een reeks nieuwe toepassingen voor THz-technologieën, zoals THz-camera's.

In dit onderzoek, gerapporteerd in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde , het team maakte gebruik van de warmte die wordt gegenereerd door THz-straling om deze te detecteren. specifiek, ze hebben een apparaat gemaakt met een kleine straal die over een opening hangt, die ze vervolgens bedekten met een resistieve metaalfilm [nikkel-chroom (NiCr) in dit geval]. Deze metaalfilm heeft het vermogen om THz-straling te absorberen, die op zijn beurt warmte overdraagt ​​aan de balk als geheel. Deze temperatuurstijging zorgt ervoor dat de bundel zeer licht uitzet, die kan worden gedetecteerd als een verandering in de frequentie waarmee de straal resonant trilt.

"Met behulp van onze dubbel geklemde micro-elektromechanische balk gemaakt van galliumarsenide, we konden effectief THz-straling waarnemen bij kamertemperatuur, "De corresponderende auteur Kazuhiko Hirakawa zegt. "Deze structuur is bijzonder effectief omdat het THz-straling zeer snel kan detecteren, typisch 100 keer sneller dan andere conventionele thermische THz-sensoren op kamertemperatuur."

Deze nieuwe aanpak heeft een aantal voordelen ten opzichte van bestaande alternatieven voor de detectie van THz-straling. Het feit dat het bij kamertemperatuur kan functioneren zonder dat er koeling nodig is, maakt het geschikt voor een reeks praktijkgerichte toepassingen. Het is ook extreem gevoelig, het detecteren van straling die temperatuurveranderingen veroorzaakt van slechts een miljoenste graad.

"Een ander voordeel van dit systeem is dat het kan worden geproduceerd met behulp van standaardmethoden voor het vervaardigen van halfgeleiderapparaten, waardoor het mogelijk zou kunnen worden opgenomen in in massa geproduceerde op THz gebaseerde sensoren en camera's, " volgens hoofdauteur Ya Zhang. "We hopen dat ons werk zal leiden tot een explosie van interesse en verdere innovatie op dit gebied."