ساخت دوربین تراهرتز با استفاده از نقاط کوانتومی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما ، تابش تراهرتز تابش الکترومغناطیسی از فرکانس‌های ۰٫۱ THz تا ۱۰ THz با  طول موج بین ۳۰ میکرومتر تا ۳ میلی‌متر است، تشخیص این تابش می‌تواند کاربرد‌های ارزشمندی در امنیت، بازرسی محصول و کنترل کیفیت داشته باشد.

ردیاب‌های تراهرتز می‌توانند به مأمورین اجرای قانون اجازه دهند حمل سلاح‌های احتمالی یا درون چمدان‌ها را کشف کنند. همچنین می‌تواند برای نظارت بر محیط‌های طبیعی بدون آسیب رساندن به آن‌ها یا ارزیابی کیفیت مواد غذایی، لوازم آرایشی و سایر محصولات مورد استفاده قرار گیرد.

مطالعات اخیر چندین دستگاه و راه‌حل برای تشخیص تابش تراهرتز را معرفی کرده است. در حالی که تعدادی از آن‌ها به نتایج امیدوارکننده‌ای دست یافته‌اند، عملکرد آن‌ها از نظر حساسیت، سرعت، پهنای باند و دمای عملیاتی اغلب محدود است.

محققان انستیتوی فناوری ماساچوست (MIT)، دانشگاه مینسوتا و چند گروه تحقیقاتی دیگر از آمریکا و کره‌جنوبی دوربین جدیدی را ساختند  که می‌تواند تابش تراهرتز را در دمای اتاق تشخیص دهد. این دوربین، که جزئیات فناوری آن در مقاله‌ای که در نشریه Nature Technology منتشر شده تشریح شده است، بر اساس نیمه هادی‌های اکسید فلزی مکمل (CMOS) است که با استفاده از نقاط کوانتومی ساخته می‌شود.

کیت نلسون از محققان این پروژه می‌گوید: «اندازه گیری‌های قبلی ما از الکترولومینسانس نقاط کوانتومی (QDS) نشان داد که انتقال بار بین آن‌ها می‌تواند توسط یک پالس نور فرکانس THZ القا شود. میدان الکتریکی نور یک الکترون را از یک QD خارج می‌کند و آن را به QD همسایه منتقل می‌کند. پس از پایان پالس THZ؛ الکترون با QD والدین خود نوترکیب می‌شود.»

در کار قبلی خود، نلسون و همکارانش دریافتند که بازگشت الکترون به میزبان اصلی خود معمولاً با انتشار نور مرئی همراه است. آن‌ها در مطالعه جدید خود، دستگاهی را ایجاد می‌کنند که از فرآیند مشاهده شده و انتشار نور ناشی از آن برای شناسایی پالس‌های THZ استفاده می‌کند.

نلسون گفت: «هدف ما تهیه وسیله‌ای بود که از این مکانیسم برای شناسایی پالس‌های THZ استفاده می‌کند. همچنین آرزو داشتیم که عملکرد‌های جدید دیگری را که به طور منحصر به فرد توسط چنین مکانیسم تشخیص جدید فعال شده است، تحقق بخشیم.»

در ارزیابی‌های اولیه، دوربین THZ که توسط این تیم ساخته شده است، نتایج قابل توجهی به دست آورد. این دستگاه همچنین مقرون به صرفه بوده و می‌تواند برای تصویربرداری از منطقه‌ای بزرگ استفاده شود.

در مقابل با سایر ردیاب‌های تابش THZ که در گذشته ابداع شده است، دوربین ایجاد شده توسط تیم نلسون، می‌تواند همزمان هم شدت نور THZ و هم حالات قطبی آن را تشخیص دهند؛ بنابراین در آینده، می‌تواند امکانات و فرصت‌های هیجان‌انگیز جدیدی را برای سنجش و توصیف نور THZ باز کند.