No ano passado, a equipe de Sheng Zhigao, pesquisador do Centro de Alto Campo Magnético do Instituto de Ciências Físicas de Hefei, da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveu um modulador eletro-óptico terahertz ativo e inteligente baseado no dispositivo experimental de alto campo magnético em estado estacionário. A pesquisa foi publicada na ACS Applied Materials & Interfaces.
Embora a tecnologia terahertz possua características espectrais superiores e amplas perspectivas de aplicação, sua aplicação em engenharia ainda é seriamente limitada pelo desenvolvimento de materiais e componentes terahertz. Entre eles, o controle ativo e inteligente de ondas terahertz por campo externo é uma importante direção de pesquisa neste campo.
Visando a direção de pesquisa de ponta dos componentes principais de terahertz, a equipe de pesquisa inventou um modulador de estresse de terahertz baseado no material bidimensional grafeno [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], um modulador fotocontrolado de banda larga de terahertz baseado no óxido fortemente associado [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] e uma nova fonte de terahertz de frequência única controlada magneticamente baseada em fônons [Advanced Science 9, 2103229(2021)], o filme de dióxido de vanádio de óxido de elétrons associado é selecionado como a camada funcional, o projeto de estrutura multicamadas e o método de controle eletrônico são adotados. A modulação ativa multifuncional de transmissão, reflexão e absorção de terahertz é alcançada (Figura a). Os resultados mostram que, além da transmitância e da absortividade, a refletividade e a fase de reflexão também podem ser reguladas ativamente pelo campo elétrico, onde a profundidade de modulação da refletividade pode atingir 99,9% e a fase de reflexão pode atingir uma modulação de ~180° (Figura b). Mais interessante ainda, para alcançar o controle elétrico inteligente em terahertz, os pesquisadores projetaram um dispositivo com um novo circuito de feedback "terahertz-elétrico-terahertz" (Figura c). Independentemente das mudanças nas condições iniciais e no ambiente externo, o dispositivo inteligente pode atingir automaticamente o valor de modulação em terahertz definido (esperado) em cerca de 30 segundos.
(a) Diagrama esquemático de ummodulador eletro-ópticocom base no VO2
(b) mudanças de transmitância, refletividade, absortividade e fase de reflexão com corrente impressa
(c) diagrama esquemático de controle inteligente
O desenvolvimento de um terahertz ativo e inteligentemodulador eletro-ópticoBaseado em materiais eletrônicos associados, este trabalho oferece uma nova ideia para a implementação do controle inteligente em terahertz. Este trabalho foi apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento, pela Fundação Nacional de Ciências Naturais e pelo Fundo de Direção do Laboratório de Alto Campo Magnético da Província de Anhui.
Horário da publicação: 08/08/2023