به گفته ي گروهي از محققان از دانش كده ي بوستون، آزمايش گاه هاي ملي لوس آلاموس و سانديا، و دانش گاه بوستون، فراماده (متامتريال) ي جديدي كشف شده است كه مي تواند به عنوان يك قطعه ي پيشرفته در طيف الكترومغناطيسي محدوده ي تراهرتز كار كند. اين فراماده استاندارد كاركردي را براي مدوله ي امواج كوچك تابشي ايجاد كرده است.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از يورك آلرت، محققان در جدیدترین نسخه ي آنلاین مجله ي نيچر فوتونيكس (Nature photonics) اعلام کردند كه جریان الکتریکی به كار رفته در فراماده ها - ساختاري تركيبي از تشديدكننده هاي حلقه اي چاك دار فلزي- زاويه ي فازی یک پرتو تراهرتزی را 30 برابر سريع تر و نیز با دقتی بسیار بیش تر از وسایل نوری، کنترل کرده است.

این اکتشاف نقطه ي عطفی را در کاربرد فراماده ها و تابش های تراهرتزی مشخص می کند -تابشهای تراهرتزی، فرکانس ايمن و غیریونیزه کننده ای است که موضوع بحث گستره ي در حال رشدي از تحقیقات می باشد و در کاربردهايی مانند سامانه های پیشرفته ي نمایشی-امنیتی و فن آوری های تصویری به آن به عنوان یک مولفه ي نويدبخش نگریسته می شود.

ويلي جي. پاديلا، استادیار دانش کده ي فيزيك بوستون و یکی از نويسندگان این مقاله، گفت: "این یک قطعه ي فراماده ي واقعی است، و این حقیقت را آشکار می کند که می توان در فرکانس های تراهرتز قطعات حالت جامد را با فراماده ها ساخت."

در مقیاس ميكرو، فراماده ها، ترکیب هايي هستند که چارچوب فلزي منحصر به فردي را برای توليد پاسخ به امواج نوری به کار می برند كه فراتر از عناصر مواد واقعی مورد استفاده، به هر فراماده ویژگی های خاص خودش را می دهد. طی دهه ي گذشته، محققان در پی یافتن راهی برای توسعه ي محدوده ي پاسخ های ماده به امواج تابشی الکترومغناطیسی بوده اند. طبقه بندی این امواج در جهت افزایش فرکانس به این قرار است: امواج رادیویی، مایکروویو، تابش تراهرتز، تابش فروسرخ، نور مرئی، تابش فرابنفش، اشعه ي ايكس و گاما. این فراماده ها اثرات جدید بسياري را نشان داده اند که با اصول الکترومغناطیسی پذيرفته شده در تضاد است.

به گفته ي پاديلا، در گذشته درون سامانه هایی که به عنوان طیف سنج های THz در حوزه ي زمان شناخته می شوند، شار تابش تراهرتز به طور غیر مستقیم توسط برشگرهاي نوری مدوله شده بودند - برشگرهای نوری وسایلي مکانیکی هستند که هم از ورود لیزر جلوگیری می کردند و هم اجازه ورود لیزر را می دادند. ایده ي "همه یا هیچ" (مانند باز و بسته شدن شاتر یک دوربین عکاسی)، سرعت کنترل امواج تراهرتز را بسیار محدود می کند چون قسمت های مکانیکی برشگرها بسیار کند عمل می کنند.

فراماده ي اختراع شده توسط گروه تحقیق، شار تابش تراهرتزی را در بیش از حدود 70 درصد از محدوده ي فرکانسی -نه فقط در نقاط ابتدا و انتهای فرکانس- به طور الكترونيكي كنترل كرد.

پاديلا گفت: "می توانیم با به کار بردن یک سیگنال الکترونیکی در این قطعه آن را کدر سازیم تا مانع از تابش های تراهرتز شود و یا آن را شفاف کنیم تا تابش های تراهرتز از آن عبور کنند، که در نهایت می توانید آنرا به سرعت خاموش یا روشن کنید - و اين امكان را به شما مي دهد تا پرتوی از فرکانس معینی را مدوله کنید."

بر اساس اين گزارش كه با هم كاري هو-تونگ چن، ابول ك. ازاد و آنتوينت جي. تيلور از آزمايش گاه ملي لوس آلاموس، مايكل جي. سيچ از آزمايش گاه هاي ملي سانديا و ريچارد دي. آوريت از دانش گاه بوستون نوشته شده است، چون قطعه ي فراماده از نوع حالت جامد است، و قسمت های متحرک آن حذف شده است، 30 برابر سریعتر از برشگر نوری می باشد.

پاديلا گفت: "مزيت فراماده ها این است که شما این کار را به صورت الکترونیکی انجام می دهید و اگر بخواهید که یک قطعه بسازید مزیتش این است که به تمامي حالت جامد و کنترل شده با ولتاژ است.شما قسمت متحرکي ندارید. از این رو می توانید عمل مدوله کردن را در سرعت هاي بسیار بالایی انجام دهید."

محققان يادآور مي شوند که این نوع کنترل ها برای فرکانس های مایکرویو و نوری توسعه داده شده است که منجر به شماری از دگرگوني هاي کلیدی بزرگ گردیده است ولی این فناوری ها براي فرکانس های تراهرتز توسعه نیافته اند.

به گفته ي پاديلا، یک قطعه ي فراماده ي حالت جامد، گام حساسی به سوي قطعات تراهرتز بهبود يافته می باشد مانند دوربین ها يا اسکنرها.

پاديلا گفت: "چیزی که ما با این فراماده نشان داده ايم این است که اکنون به نقطه ای رسیده است که می تواند به عنوان قطعه ای به كار رود. مي تواند قطعه اي باشد كه شما مي توانيد برای ساخت سامانه اي تراهرتزی آن را بکار بريد."

اطلاعات اضافي:

مدولاسيون:

به طور کلی فرایند گنجاندن سیگنال حاوی اطلاعات در سیگنالی دیگر را مدولاسیون می نامند. روش های مدولاسیون علاوه بر آنکه امکان گنجاندن اطلاعات را بر روی سیگنالی که انتشار موثرتری دارد، فراهم می کند، این امکان را نیز می دهد که خود سیگنال دارای طیف هم پوشان از طریق یک کانال انتقال یابد؛ این مفهوم را مالتی پلکس می نامند.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |