Een theoretische studie op basis van computersimulaties uitgevoerd door de UPV/EHU's Nano-bio Spectroscopy Research Group in samenwerking met het Japanse onderzoekscentrum AIST heeft aangetoond dat de intensiteit van ultraviolet licht dat door een grafeen nano-lint gaat, wordt gemoduleerd met een terahertz frequentie. We zien dus de opening van een nieuw onderzoeksgebied naar het verkrijgen van terahertz-straling met een hele reeks toepassingen. Het onderzoek is gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift nanoschaal .

De onderzoeksgroep Nano-biospectroscopie van de UPV/EHU onder leiding van Ángel Rubio, een UPV/EHU-professor bij de afdeling Materiaalfysica en directeur van het Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, heeft de omzetting van ultraviolet licht in straling in het terahertz-bereik gesimuleerd door het door een grafeen nano-lint te leiden, en heeft een nieuw compact apparaat ontwikkeld dat is ontworpen om straling van dit type te genereren op basis van het ontdekte fenomeen. Het onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met de onderzoeksgroep onder leiding van Yoshiyuki Miyamoto van het National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) van Japan, is verschenen in het prestigieuze tijdschrift nanoschaal , gepubliceerd door de Royal Society of Chemistry (Verenigd Koninkrijk).

Laagfrequente terahertz-straling heeft een breed scala aan toepassingen, zoals de karakterisering van moleculen, materialen, weefsels, enz. Echter, op dit moment is het moeilijk om kleine, efficiënt, goedkope apparaten om terahertz-straling te produceren. Dit fenomeen "breidt het toepassingsgebied van straling van dit type uit tot vele andere gebieden waar het niet werd gebruikt, " legde Ángel Rubio uit, "vanwege het feit dat men zijn toevlucht zou moeten nemen tot veel grotere stralingsbronnen."

Het startpunt van een nieuw onderzoeksgebied

Om deze simulatie uit te voeren, ze gebruikten grafeen nano-linten:reepjes gesneden uit vellen grafeen. Ze kwamen tot de conclusie dat UV-licht dat een effect uitoefent op het nano-lint een totaal andere straling (terahertz) uitzendt loodrecht op het invallende licht. Dit fenomeen "opent de mogelijkheid om structuren te genereren waarmee het frequentiebereik kan worden gewijzigd met behulp van verschillende nanostructuren, " legde Prof Rubio uit. "Er wordt een nieuw onderzoeksgebied geopend."

Nu het bestaan ​​van het fenomeen is aangetoond, "het zou nodig zijn om te kijken of hetzelfde kan worden gedaan met een ander type lichtbron, ", legde Ángel Rubio uit. In het onderzoek gebruikten ze een laserpointer met hoge intensiteit zodat de simulatie correct zou zijn, maar het moet mogelijk zijn om "meer toegankelijke lichtbronnen, "zei hij. In de toekomst, een andere stap zou zijn "een set nanostructuren te gebruiken in plaats van een enkele om een ​​echt apparaat te produceren."

De UPV/EHU ontwikkelde het idee en de implementatie ervan in code die het proces op de computer simuleert, terwijl het Japanse onderzoekscentrum AIST de numerieke berekeningen maakte. De onderzoekers hebben nieuwe simulatietechnieken van eerste principes gebruikt - methoden waarbij het voorspellend vermogen zeer hoog is, waarmee het gedrag van een materiaal wordt voorspeld zonder gebruik te maken van externe parameters. "De simulatietechnieken hebben een punt bereikt, " zei Rubio, "waar systemen waarvan later wordt aangetoond dat ze zich experimenteel op dezelfde manier gedragen, kunnen worden voorspeld."

De Nano-bio Spectroscopie Groep wordt geleid door Ángel Rubio. De activiteit van de groep is gericht op theoretisch onderzoek en modellering van elektronische en structurele eigenschappen van gecondenseerde materie, evenals op de ontwikkeling van nieuwe theoretische hulpmiddelen en computercodes om de elektronische respons van vaste stoffen en nanostructuren te onderzoeken bij het omgaan met externe elektromagnetische velden.