Nanodispositivo pode gerar ondas Terahertz de alta potência

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Uma equipe de pesquisadores construiu um dispositivo que gera sinais de potência extremamente alta em um trilionésimo de segundo, o que produz ondas Terahertz de altíssima potência.

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Fontes de Terahertz (THz) podem revolucionar sistemas de segurança e imagens médicas. No espectro eletromagnético, as ondas THz ficam entre a radiação infravermelha e as microondas, oscilando em frequências entre 100 bilhões e 30 trilhões de ciclos por segundo. Sua capacidade de transportar grandes quantidades de dados pode ser a chave para comunicações sem fio mais rápidas.

Esse é um tipo de radiação não ionizante, não representando risco para a saúde humana. As ondas THz já são usadas em alguns aeroportos para detectar objetos perigosos e escanear pessoas.

Apesar de promissoras, são ondas caras e difíceis de gerar. Mas a tecnologia desenvolvida pela equipe do Laboratório de Pesquisa Eletrônica de Potência e Banda Larga (POWERlab) pode mudar isso. O nanodispositivo gera ondas de alta potência em alguns picossegundos. Como pode ser montada em um chip ou em um meio flexível, a tecnologia poderia um dia ser instalada em smartphones e outros dispositivos portáteis. O estudo foi publicado na revista Nature.

Funcionamento

Barato, compacto e totalmente elétrico, o nanodispositivo gera ondas de alta intensidade a partir de uma fonte minúscula em pouco tempo. Ele produz uma poderosa “faísca”, com a voltagem subindo de 10V para 100V na quase que instantaneamente. O dispositivo pode gerar essa faísca quase continuamente – emitindo até 50 milhões de sinais por segundo. Quando conectado a antenas, o sistema pode produzir e irradiar ondas THz de alta potência.

O dispositivo é simples: são duas placas de metal muito próximas uma da outra (no máximo 20 nanômetros de distância). Quando é aplicada uma voltagem, os elétrons surgem em direção a uma das placas, criando um nanoplasma. Quando a tensão atinge um certo ponto, os elétrons são emitidos quase instantaneamente para a segunda placa. Esse movimento, ativado por rápidos interruptores, cria um pulso de alta intensidade que produz ondas de alta frequência.

Dispositivos eletrônicos convencionais alternam apenas em velocidades de até um volt por picossegundo – muito aquém do necessário para produzir ondas THz de alta potência. O nanodispositivo pode gerar pulsos de alta energia e alta frequência, até dez vezes mais rápido.

“Esses nanodispositivos, por um lado, trazem um nível extremamente alto de simplicidade e baixo custo, e por outro lado, mostram um excelente desempenho. Além disso, eles podem ser integrados a outros dispositivos eletrônicos, como transistores”, explica Mohammad Samizadeh Nikoo, autor do estudo. “Considerando essas propriedades exclusivas, o nanoplasma pode moldar um futuro diferente para a área de eletrônicos ultrarrápidos”.

Via: Phys.org