Alta frecuencia terahercios Las ondas tienen un gran potencial para una serie de aplicaciones, incluidas las comunicaciones y las imágenes médicas de próxima generación. Los aerogeles podrían ser una buena adición a esto.
Investigadores de la Universidad de Linköping (Suecia) han demostrado, en un estudio publicado en la revista Advanced Science, que se puede sintonizar la transmisión de luz de terahercios a través de un aerogel hecho de celulosa y un polímero conductor. Este es un paso importante para desbloquear más aplicaciones para ondas de terahercios
Realización de aerogel de polímero-celulosa y configuración de medición óptica. Crédito de la imagen: Thor Balkhed/Universidad de Linköping
El rango de terahercios cubre longitudes de onda que se encuentran entre las microondas y la luz infrarroja en el espectro electromagnético. Tiene una frecuencia muy alta.
Gracias a esto, muchos investigadores creen que el rango de terahercios tiene un gran potencial para su uso en exploración espacial, tecnología de seguridad y sistemas de comunicación, entre otras cosas. En imágenes médicas, también puede ser un sustituto interesante de los exámenes de rayos X, ya que las ondas pueden atravesar la mayoría de los materiales no conductores sin dañar ningún tejido.
Sin embargo, existen varias barreras tecnológicas que superar antes de que las señales de terahercios puedan utilizarse ampliamente. Por ejemplo, es difícil crear radiación de terahercios de manera eficiente y se necesitan materiales que puedan recibir y ajustar la transmisión de ondas de terahercios.
Filtro ajustable
Investigadores de la Universidad de Linköping han desarrollado un material cuya absorción de señales de terahercios se puede activar y desactivar mediante una reacción redox. El material es un aerogel, uno de los materiales sólidos más ligeros del mundo.
“Es como un filtro ajustable para la luz de terahercios. En un estado, la señal electromagnética no será absorbida y en el otro estado sí. Esa propiedad puede ser útil para señales de largo alcance procedentes del espacio o señales de radar”, afirma Shangzhi Chen, postdoctorado en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, LOE, de la Universidad de Linköping.
Los investigadores de Linköping utilizaron un polímero conductor, PEDOT:PSS, y celulosa para crear su aerogel. También diseñaron el aerogel pensando en aplicaciones al aire libre. Es repelente al agua (hidrófobo) y se puede descongelar de forma natural calentándolo con la luz solar.
Amplio rango de modulación
Los polímeros conductores tienen muchas ventajas sobre otros materiales utilizados para crear materiales sintonizables. Entre otras cosas, son biocompatibles, duraderos y tienen una gran capacidad de sintonización. La sintonizabilidad proviene de la capacidad de cambiar la densidad de carga en el material. Las grandes ventajas de la celulosa son el coste de producción relativamente bajo en comparación con otros materiales similares y que es un material renovable clave para aplicaciones sostenibles.
«La transmisión de ondas de terahercios en un amplio rango de frecuencia podría regularse entre aproximadamente el 13 % y el 91 %, lo cual es un rango de modulación muy grande», afirma Chaoyang Kuang, postdoctorado en LOE.
El estudio fue financiado, entre otros, por el Consejo Sueco de Investigación, la Fundación para la Investigación Estratégica, la Fundación para la Internacionalización de la Educación Superior y la Investigación, la Fundación Knut y Alice Wallenberg, el Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg y a través de la iniciativa estratégica del gobierno sueco. en nuevos materiales funcionales, AFM, en la Universidad de Linköping.
Artículo: Absorbedores de terahercios de banda ancha conmutables basados en aerogeles conductores de polímero-celulosaChaoyang Kuang, Shangzhi Chen, Min Luo, Qilun Zhang, Xiao Sun, Shaobo Han, Qingqing Wang, Vallery Stanishev, Vanya Darakchieva, Reverant Crispin, Mats Fahlman, Dan Zhao, Qiye Wen, Magnus P. Jonsson; Ciencia avanzadapublicado en línea el 23 de noviembre de 2023. DOI: 10.1002/advs.202305898
Hechos: El rango de terahercios cubre las longitudes de onda que se encuentran entre las microondas y la luz infrarroja en el espectro electromagnético. Las ondas tienen una anchura de entre 0,1 y 1 milímetro y la frecuencia es de al menos 0,3 terahercios y como máximo 30 terahercios. 1 terahercio significa que se envían o reciben 1.000 mil millones de ondas en un segundo.
Escrito por Anders Törneholm
Fuente: Universidad de Linköping
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