Вторник, 27 февраля, 2024
ДомойТехнологииНеожиданный ключ к будущим терагерцовым технологиям: аэрогель

Неожиданный ключ к будущим терагерцовым технологиям: аэрогель

- Advertisement -

Аэрогели изготавливаются с использованием водных растворов и не требуют сложных процедур изготовления, что открывает большие перспективы для крупномасштабного устойчивого производства при низких затратах. Кредит: Тор Балхед

Исследователи из Университета Линчепинга в Швеции добились значительного прогресса в области технологии терагерцовых волн, о чем сообщается в исследовании, опубликованном в журнале. Передовая наука. Они продемонстрировали, что пропускание терагерцового света можно регулировать, пропуская его через аэрогель, состоящий из целлюлозы и проводящего полимера. Эта разработка имеет большие перспективы для расширения применения в таких областях, как передовая медицинская визуализация и связь, подчеркивая огромный потенциал высокочастотных терагерцовых волн.

Терагерцовый диапазон охватывает длины волн, которые лежат между микроволнами и инфракрасным светом в электромагнитном спектре. У него очень высокая частота. Благодаря этому многие исследователи полагают, что терагерцовый диапазон имеет большой потенциал для использования, среди прочего, в освоении космоса, технологиях безопасности и системах связи. В медицинской визуализации это также может быть интересной заменой рентгеновских исследований, поскольку волны могут проходить через большинство непроводящих материалов, не повреждая ткани.

Аэрогель может получить высокую гидрофобность за счет простых химических модификаций. Кредит: Тор Балхед

Однако необходимо преодолеть несколько технологических барьеров, прежде чем терагерцевые сигналы смогут широко использоваться. Например, эффективно создать терагерцовое излучение сложно, и необходимы материалы, способные принимать и регулировать передачу терагерцовых волн.

Прорыв в модуляции терагерцовых волн

Исследователи из Университета Линчепинга разработали материал, поглощение терагерцовых сигналов которого можно включать и выключать посредством окислительно-восстановительной реакции. Материал представляет собой аэрогель, который является одним из самых легких твердых материалов в мире.

«Это похоже на регулируемый фильтр для терагерцового света. В одном состоянии электромагнитный сигнал не будет поглощаться, а в другом — может. Это свойство может быть полезно для сигналов дальнего действия из космоса или радиолокационных сигналов», — говорит Шанчжи Чен, постдок Лаборатории органической электроники LOE в Университете Линчёпинга.

Цилун Чжан и Чаоян Куанг, исследователи Лаборатории органической электроники. Кредит: Тор Балхед

Исследователи из Линчепинга использовали проводящий полимер PEDOT:PSS и целлюлозу для создания аэрогеля. Они также разработали аэрогель для наружного применения. Он является водоотталкивающим (гидрофобным) и может размораживаться естественным путем при нагревании солнечным светом.

Проводящие полимеры имеют множество преимуществ перед другими материалами, используемыми для создания перестраиваемых материалов. Помимо прочего, они биосовместимы, долговечны и обладают прекрасными возможностями настройки. Возможность настройки достигается за счет возможности изменять плотность заряда в материале. Большими преимуществами целлюлозы являются относительно низкие производственные затраты по сравнению с другими аналогичными материалами, а также то, что это возобновляемый материал, который имеет ключевое значение для устойчивого применения.

«Передача терагерцовых волн в широком диапазоне частот может регулироваться в диапазоне от 13% до 91%, что является очень большим диапазоном модуляции», — говорит Чаоян Куанг, постдок из LOE.

Ссылка: «Переключаемые широкополосные терагерцовые поглотители на основе проводящих полимерно-целлюлозных аэрогелей» Чаоян Куанг, Шанчжи Чен, Мин Луо, Цилун Чжан, Сяо Сунь, Шаобо Хань, Цинцин Ван, Валерий Станишев, Ваня Даракчиева, Реверант Криспин, Матс Фальман, Дэн Чжао, Цие Вэнь и Магнус П. Йонссон, 23 ноября 2023 г., Передовая наука.
DOI: 10.1002/advs.202305898

Финансирование: Vetenskapsrådet, Stiftelsen for Strategisk Forskning, Фонд интернационализации высшего образования и исследований, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Валленбергский научный центр древесины, стратегическая инициатива правительства Швеции по новым функциональным материалам, AFM, в Университете Линчёпинга.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме