Las ondas de Terahercios se utilizan a menudo en el control de pasajeros y equipaje en el aeropuerto. También son muy demandadas en otras áreas, como las pruebas de materiales en la industria. Los físicos de la Technische Universität Kaiserslautern TUK ahora han desarrollado un nuevométodo para generar tales ondas. Utilizan un flujo de corriente magnético cuántico, llamado corriente de espín, en nanoestructuras de metal magnético. La tecnología rentable y de ahorro de material tiene el potencial para aplicaciones industriales. El estudio fue publicado en la revista científica Informes científicos
Las ondas de Terahercios THz se encuentran en el espectro electromagnético entre las microondas y la radiación infrarroja. Son invisibles para el ojo humano. Dado que tienen poca energía, no hay necesidad de preocuparse por su impacto en los humanos. Hoy en día, jueganun papel en la tecnología médica y de comunicaciones, pero también en las pruebas de materiales. Por ejemplo, se utilizaron para inspeccionar el aislamiento de plástico en el transbordador espacial. Sin embargo, se necesitan potentes fuentes de radiación, es decir, emisores, para generar las ondas. Esto generalmente se asocia conalto consumo de energía y costos.
Los investigadores de Kaiserslautern han desarrollado un método muy eficiente y al mismo tiempo más rentable, en el que utilizan la llamada corriente de espín. Esto es análogo a la corriente eléctrica, en la que las cargas eléctricas, a saber, los electrones,"Un giro describe el momento angular intrínseco de una cuasipartícula, como un electrón", dice el profesor asociado Dr. Evangelos Papaioannou, investigador de su propio subgrupo en el grupo de investigación sobre magnetismo dirigido por el profesor Burkard Hillebrands en el departamentoof Physics at TUK. "Forma la base de todos los fenómenos magnéticos. Simplemente dicho, un electrón gira a la izquierda o derecha alrededor de su eje como un trompo".
El equipo de investigación de Papaioannou ha desarrollado una nanoestructura especial para la aplicación de la técnica. "Consiste en una bicapa metálica de hierro magnético y platino no magnético", como describe el físico la estructura. "capas que solo tienen unos pocos nanómetros de grosor "
Para generar las ondas de terahercios, los investigadores usan un láser de femtosegundo que emite pulsos láser extremadamente cortos. Como resultado, sucede lo siguiente: "Cuando los pulsos láser golpean la nanoestructura, estimulan los electrones en la película de hierro, creando una corriente de rotación", dice el Papaioannou. Esta corriente fluye hacia la capa de platino adyacente. Aquí entra en juego cierto fenómeno físico, el efecto inverso de Spin-Hall. Para el platino, este efecto se conoce desde hace algún tiempo. Surge debido a la estructura atómicadel metal ". Los núcleos atómicos del platino desvían los electrones con un giro hacia la izquierda y hacia la derecha en direcciones opuestas, lo que conduce a la transformación de la corriente de giro en una corriente de carga transitoria ultrarrápida, que es entonces la fuente de ondas de terahercios."
Como una característica especial de la configuración experimental, una pequeña lente de silicio está unida a la estructura. "Estamos agrupando las ondas", continúa el Profesor Junior. De esta manera, las ondas de terahercios podrían enviarse de manera fácil y eficiente en futuras aplicaciones.
En su artículo publicado recientemente, los investigadores han revelado, entre otras cosas, cómo el grosor de las capas y la disposición de los materiales deben estar mejor diseñados para producir las ondas THz. El campo de investigación de la tecnología de spintrónica de THz es un campo emergente. Solo recientemente,Los colegas de investigación en Berlín mostraron por primera vez que la corriente de espín puede generar ondas de terahercios. El trabajo de los investigadores de Kaiserslautern revela ahora una forma de optimizar los emisores para que puedan alcanzar su máxima eficiencia. Esto los hace más baratos e interesantes.diversos campos de aplicación, por ejemplo, para técnicas de seguridad, pruebas de materiales y tecnologías de la información, pero también para investigación básica.
El equipo de Papaioannou forma parte del Centro de Investigación Estatal de Óptica y Ciencias de los Materiales OPTIMAS, financiado por el estado de Renania-Palatinado. El profesor R. Beigang y el Dr. G. Torosyan también contribuyeron al estudio,ambos son expertos en el campo de Terahertz. El trabajo fue apoyado por Deutsche Forschungsgemeinschaft dentro del alcance del Centro de Investigación Colaborativa SPIN + X, así como de la Fundación Carl-Zeiss.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Technische Universität Kaiserslautern . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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