Máy tạo sóng terahertz công suất cao

Thiết bị do Viện Công nghệ Liên bang Lausanne (EPEL) của Thụy Sĩ phát triển hoạt động nhanh gấp 10 lần các bóng bán dẫn nhanh nhất hiện nay.

Sóng terahertz (THz) là một loại bức xạ điện từ có tần số dao động nằm trong khoảng từ 100 tỷ đến 30 nghìn tỷ chu kỳ mỗi giây. Với những đặc điểm ưu việt như có thể xuyên qua giấy, quần áo, gỗ hay tường bê tông, cũng như phát hiện không khí ô nhiễm, nó được xem là nắm giữ chìa khóa giúp cách mạng hóa hệ thống hình ảnh an ninh, y tế và truyền thông không dây tốc độ cao.

Mặc dù vậy, sóng THz vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi do rất khó sản xuất. Hầu hết các thiết bị phát sóng hiện nay đều rất đắt tiền và cồng kềnh. Tuy nhiên, những thách thức này có thể sớm được khắc phục với công nghệ mới được phát triển bởi các chuyên gia từ EPEL.

Nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm POWERlab, do Giáo sư Elison Matioli dẫn đầu, đã chế tạo thành công một thiết bị phát sóng THz "rẻ tiền và nhỏ gọn", có thể tạo ra tín hiệu năng lượng cực cao chỉ trong một pico giây (một phần triệu triệu giây).

Thiết bị phát sóng THz do EPEL phát triển. (Ảnh: SciTech Daily).

Theo báo cáo được xuất bản trên tạp chí Nature, thiết bị - có kích cỡ nano - hoạt động bằng cách tạo ra các tia lửa điện mạnh mẽ và gần như liên tục, với điện áp tăng vọt từ 10 volt (hoặc thấp hơn) lên 100 volt chỉ trong một pico giây. Khi kết nối với ăng-ten, hệ thống có thể phát ra sóng THz công suất cao.

Công nghệ mới bao gồm hai tấm kim loại nằm rất sát nhau, cách nhau chỉ 20 nanomet (một nanomet bằng một phần tỷ mét). Khi điện áp tăng, các electron tăng vọt về phía một tấm, nơi chúng tạo thành một nanoplasma. Khi điện áp đạt đến ngưỡng nhất định, các electron gần như ngay lập tức nhảy sang tấm thứ hai. Chuyển động nhanh này được kích hoạt bởi công tắc chuyển mạch, giúp tạo ra sóng tần số cao.

"Thiết bị có chi phí thấp, đơn giản nhưng cho hiệu suất tuyệt vời. Nó có thể được tích hợp với các thiết bị điện tử khác như bóng bán dẫn. Chúng tôi tin rằng công nghệ này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai", Matioli nhấn mạnh.