Sin embargo, tiene el potencial para numerosas aplicaciones. En Cartas de revisión física , los científicos de Jülich junto con sus socios internacionales presentan un nuevo concepto que utiliza láseres de pulso corto para ampliar las capacidades de las fuentes de terahercios que se están desarrollando actualmente. Una parte importante fue desempeñada por los cálculos realizados en la supercomputadora JUQUEEN de Jülich.
Utilizando simulaciones detalladas, los científicos mostraron cómo las longitudes de onda y la polarización de la radiación de terahercios generada pueden controlarse a través de un fuerte campo magnético externo. En el espectro electromagnético, las ondas de terahercios ocupan una banda entre las microondas y la radiación infrarroja. El rango de 0.1 THza 30 THz, la llamada "brecha de terahercios", se encuentra justo entre la electrónica y la óptica y, por lo tanto, no es accesible a través de dispositivos eléctricos convencionales o fuentes ópticas como antenas y lámparas. Sin embargo, sus propiedades especiales hacen que la radiación de THz sea interesante para una variedad derazones: por un lado, penetra en textiles y plásticos, mientras que por otro lado, es absorbido por muchos materiales de una manera característica. El espectro de aplicación abarca desde la detección temprana no invasiva del cáncer hasta los controles de alimentos y escaneos corporales, así como ultrarrápidosconexiones inalámbricas.
Desde principios de este siglo, las fuentes basadas en láser de femtosegundos que generan ondas de terahercios se han utilizado como alternativas comparativamente compactas y económicas a los aceleradores de partículas grandes ". Este método funciona como un transformador que convierte la alta frecuencia del rayo láser entrante enel rango de frecuencia de terahercios más bajo ", explica el profesor Paul Gibbon del Centro de Supercomputación de Jülich JSC.
Una técnica particularmente favorable, que actualmente se está refinando, utiliza dos pulsos láser ultracortos de diferentes frecuencias que apuntan a un objetivo de gas. El gas se ioniza y se liberan electrones. De esta manera, las oscilaciones láser mucho más rápidas se transforman en teraherciosondas con frecuencias más bajas. "Los fuertes campos electromagnéticos de los dos láseres hacen que los electrones oscilen pero no del todo armónicamente, o sinusoidalmente, sino asimétricamente, lo que cuando se promedia sobre el ciclo láser produce un tipo de corriente continua", dice Humboldt.compañero Dr. Wei-Min Wang, quien también trabaja en el Centro de Supercomputación de Jülich JSC. Las frecuencias permanecerían en el rango más alto de los láseres. "De esta manera, se genera un pulso de terahercios que dura exactamente un ciclo, yluego irradia hacia afuera ", dice Wang.
Junto con investigadores de la Universidad de Strathclyde y el Instituto de Física de Beijing, que forma parte de la Academia de Ciencias de China, los dos investigadores ahora han publicado un documento sobre su nuevo concepto, que permitiría la generación de radiación de terahercios conlongitudes de onda ajustables durante varios ciclos con un ancho de banda estrecho, características que son similares a las de los láseres en el rango óptico. Utiliza un fuerte campo magnético que se aplica externamente al gas ionizado y obliga a los electrones libres en el plasma a girar como enun acelerador de partículas. Esta órbita determina la longitud de onda, así como la dirección de oscilación de la radiación resultante. Las propiedades ópticas se pueden ajustar según sea necesario alterando la intensidad del campo magnético, lo que podría abrir la puerta a una amplia variedad de nuevosaplicaciones.
"Las técnicas espectroscópicas y de imagen, como, por ejemplo, las utilizadas para investigar la dinámica de las biomoléculas grandes como el ADN, podrían beneficiarse particularmente de una fuente de radiación de este tipo, ya que promete un mejor poder de resolución temporal y espacial", explica Wei-Min Wang. Sin embargo, implementarlo prácticamente no es tan fácil, y aún no se ha realizado una verificación experimental. "El concepto requiere una combinación de láseres potentes y campos magnéticos que excedan los 100 teslas. Técnicamente, esto es extremadamente desafiante, pero es posibledentro de las escalas de espacio y tiempo dadas ", dice Paul Gibbon. Los científicos están realizando cálculos de simulación complejos en una de las supercomputadoras más rápidas de Europa, la supercomputadora Jülich JUQUEEN, para explorar las propiedades de la nueva fuente de terahercios".
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Materiales proporcionado por Forschungszentrum Juelich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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