Учёные Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН разработали и испытали плазмонный интерферометр терагерцевого диапазона. Результатами своих изысканий они поделились в журналах Instruments and Experimental Technichs и Applied Sciences. А нам, простым смертным, об этом поведала пресс-служба ИЯФ СО РАН.
Увеличение скорости передачи данных по радио требует перехода на более высокие частоты. 4G работает на СВЧ до 6 ГГц, 5G — от 30 до 300 ГГц. Для 6G понадобится освоение уже терагерцевого диапазона, что позволит разогнать скорость обмена информацией до 1 Тбит/с.
Физические свойства излучения на таких запредельных уровнях уже заметно отличаются присущих обычным радиоволнам. Они распространяются в поверхностных слоях (скин-слоях) электронных компонентов в виде так называемых плазмон-поляритонов.
"Плазмон — это фактически колебания ансамбля электронов, а поляритон — это фотон, квант электромагнитного излучения. Получается, что плазмон-поляритон — это связанный комплекс из классической электромагнитной волны и волны зарядов (электронов или ионов), который не излучается поверхностью в пространство, а двигается вдоль неё", — объясняет старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Василий Герасимов.
Для изучения таких микроволн и выбора подходящих для них материалов и создан уникальный прибор. В основу положен изобретённый ещё в 1887 году интерферометр Майкельсона, в котором в качестве источника возбуждения применён лазер на свободных электронах (ЛСЭ) Сибирского центра синхротронного и терагерцевого излучения.
"Нам повезло, что у нас есть ЛСЭ. Характеристики лазера на свободных электронах ИЯФ СО РАН — монохроматичность и когерентность излучения и, что важно, высокая средняя мощность, аналогов которой в мире нет, позволили нам пройти многие трудности и препятствия", — доволен экспериментатор.
Образцы для изучения — нанометровые графеновые плёнки на металлической подложке — изготовили у себя в лаборатории методом магнетронного напыления. "Мы не только измерили оптические свойства пленок, но и выяснили, что от технологии их напыления, материала и шероховатости подложки сильно зависят оптические свойства материала. Теперь эту информацию могут использовать и наши коллеги, так как металлические пленки используются при изготовлении рентгеновских зеркал для Сибирского кольцевого источника фотонов", — говорит Герасимов.
"Телекоммуникации — это только одна из областей применения терагерцевых волн. ТГц диапазон привлекателен для биологии и медицины. Например, за рубежом активно развивается диагностика офтальмологических заболеваний и онкологических заболеваний кожи при помощи ТГц волн", — добавляет он.
Кроме того, разработка сибирских учёных найдёт применение в получении новых материалов и изучении реликтового космического излучения, заключил физик.