گرافن تحت تابش امواج تراهرتز مثل عسل رفتار می‌کند

محققان نشان دادند که تابش امواج تراهرتز به گرافن موجب تسریع جریان الکترونی در آن می‌شود و مقاومت آن را کاهش می‌دهد. همانند عسل که در مقابل گرما، نرم شده و ویسکوزیته آن کاهش می‌یابد، گرافن نیز در معرض این امواج نرم می‌شود.

یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) نشان داده است که وقتی گرافن در معرض تابش الکترومغناطیسی با فرکانس‌های تراهرتز قرار می‌گیرد، جریان الکترونی آن گرم می‌شود و ویسکوزیته آن به شدت کاهش می‌یابد و در نتیجه مقاومت الکتریکی کمتری ایجاد می‌کند. این رفتار مشابه روغن، عسل و سایر مایعات چسبناک است که با گرم شدن روی اجاق گاز راحت‌تر جریان می‌یابند.

امواج تراهرتز (THz) بخش ویژه و چالش‌برانگیزی از طیف الکترومغناطیسی بوده که بین امواج مایکروویو و نور مادون قرمز قرار می‌گیرند. امواج تراهرتز دارای طیف وسیعی از کاربردهای بالقوه هستند. توانایی تشخیص امواج تراهرتز می‌تواند قفل پیشرفت‌های بزرگ در فناوری‌های مختلف را باز کند.

امواج تراهرتز پتانسیل کاربرد صنعتی بسیار زیادی دارند. به عنوان مثال، در ارتباطات، فناوری Wi-Fi فعلی در محدوده چندین گیگاهرتز کار می‌کند که میزان انتقال داده را محدود می‌کند. امواج تراهرتز، با فرکانس بسیار بالاتر خود می‌توانند به عنوان «فرکانس حامل» برای شبکه‌های فوق سریع و فراتر از ۵G عمل کنند و امکان انتقال سریع‌تر داده‌ها را برای دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیاء (IoT)، خودروهای خودران و برنامه‌های بی‌شماری دیگر فراهم کنند. در تصویربرداری پزشکی و کنترل کیفیت صنعتی، امواج تراهرتز می‌توانند به بسیاری از مواد نفوذ کنند و اسکن غیرتهاجمی را در محصولات صنعتی امکان‌پذیر کند. آنها همچنین از اشعه ایکس ایمن‌تر هستند و یک ابزار تصویربرداری بسیار انتخابی و دقیق را ارائه می‌دهند. امواج تراهرتز همچنین می‌توانند رصد بهتری را در نجوم امکان‌پذیر کنند و به دانشمندان این امکان را می‌دهند که کهکشان‌ها و سیارات فراخورشیدی را که با نور مرئی دیده نمی‌شوند، رصد کنند.

با این حال، تا همین اواخر، تشخیص امواج تراهرتز چالش مهمی بوده است. امواج تراهرتز برای تراشه‌های نیمه‌هادی سنتی بسیار سریع و برای دستگاه‌های الکترونیک نوری معمولی بسیار کند هستند.

نتایج این مطالعه اخیر نشان داد که با استفاده از اثر کاهش ویسکوزیته، دانشمندان می‌توانند دستگاه‌های خلاقانه‌ای ایجاد کنند که می‌توانند امواج THz را با آن حس کرده و تغییرات مقاومت الکتریکی را تشخیص دهند. این تیم کلاس جدیدی از دستگاه‌های الکترونیکی به نام بولومتر الکترونی چسبناک را توسعه داده‌اند.

این بولومترها نشان‌دهنده اولین کاربرد عملی و دنیای واقعی الکترونیک ویسکوز هستند؛ مفهومی که زمانی تصور می‌شد صرفاً نظری است. این بلومترها قادرند تغییرات مقاومت را با دقت و سرعت بسیار زیاد حس کنند و اصولاً در مقیاس پیکوثانیه عمل می‌کنند.

به نقل از ستاد نانو، درک و بهره‌برداری از نحوه حرکت الکترون‌ها به عنوان یک سیال جمعی، راه را برای بازنگری کامل در طراحی دستگاه‌های الکترونیکی باز می‌کند. با در نظر گرفتن این موضوع، این تیم بر روی بهینه‌سازی این بولومترهای الکترونی چسبناک برای کاربردهای عملی کار می‌کند.