Исследовательская группа по нано-био-спектроскопии UPV / EHU во главе с Анхелем Рубио, профессором UPV / EHU кафедры физики материалов и директором Института структуры и динамики материи Макса Планка в Гамбурге, смоделировала преобразование ультрафиолетового света в излучение в терагерцовом диапазоне, пропуская его через графеновую наноленту, и выдвинул новое компактное устройство, разработанное для генерации излучения этого типа на основе обнаруженного явления. Исследование, проведенное в сотрудничестве с исследовательской группой под руководством Ёсиюки Миямото из Национального института передовых промышленных наук и технологий (AIST) Японии, было опубликовано в журнале Nanoscale, издаваемом Королевским химическим обществом (Великобритания).
Низкочастотное терагерцовое излучение имеет широкий спектр применения, например, для определения характеристик молекул, материалов, тканей и т. Д. Однако сейчас сложно производить небольшие, эффективные и недорогие устройства для получения терагерцового излучения. Это явление «расширяет диапазон применимости излучения этого типа ко многим другим сферам, в которых оно не использовалось», — объяснил Анхель Рубио, — «из-за того, что придется прибегать к гораздо более крупным источникам излучения."
Отправная точка новой области исследований
Для проведения этого моделирования они использовали графеновые наноленты: полосы, вырезанные из листов графена.
В ходе исследования они пришли к выводу, что УФ-свет, который воздействует на наноленту, испускает совершенно другое излучение (терагерцовое), перпендикулярное падающему свету. Это явление «открывает возможность создания структур, которые позволят изменять частотный диапазон с использованием различных наноструктур», — пояснил профессор Рубио. «Открывается новая область исследований."
Теперь, когда существование этого явления было продемонстрировано, «было бы необходимо посмотреть, можно ли сделать то же самое с другим типом источника света», — объяснил Анхель Рубио.
В исследовании они использовали лазерную указку высокой интенсивности, чтобы моделирование было правильным, но при этом должна быть возможность использовать «более доступные источники света», — уточнил он. Более того, еще одним шагом, который необходимо сделать в этой области, было бы «использование набора наноструктур вместо одной для создания реального устройства."
Группа UPV / EHU работала над предложением идеи и ее реализацией в коде, который позволяет проводить моделирование на компьютере, в то время как японский исследовательский центр AIST отвечал за численные расчеты. Исследователи использовали новые методы моделирования, основанные на первых принципах, методы, в которых предсказательная способность очень высока: поведение материала прогнозируется без использования внешних параметров. «Методы моделирования достигли точки, — заключил Рубио, — когда системы, которые, как позже будет показано, ведут себя точно так же, экспериментально могут быть предсказаны."