Des scientifiques de Russie et du Royaume-Uni ont mis au point une antenne qui peut aider à réduire les sources de rayonnement térahertz jusqu'à la taille d'un doigt. L'antenne est un "sandwich" de couches semi-conductrices combinées à des points quantiques. Les scientifiques ont démontré que de telles antennes constituent la base d'un nouveau système universel capable à la fois d'émettre et de recevoir des rayonnements térahertz. Appareils compacts, fonctionnant à la gamme térahertz, ont des applications en médecine et en biologie pour la visualisation des tumeurs et dans l'industrie aérospatiale pour les systèmes de communication à haut débit. L'étude a été publiée dans Avis sur les lasers et la photonique .

La gamme térahertz se situe entre les spectres infrarouge et micro-ondes. Le rayonnement térahertz peut pénétrer les tissus vivants, mais contrairement aux rayons X, n'est pas ionisant et ne présente aucun danger pour la santé. Par conséquent, les médecins pourraient bénéficier énormément des scanners térahertz compacts capables d'obtenir des images de tissus dans des organismes vivants.

Des chercheurs de l'Université Aston et de l'Université ITMO ont utilisé des points quantiques pour développer une antenne capable de réduire considérablement la taille des sources térahertz. Le travail a été soutenu par des scientifiques de l'Université de Strathclyde et de l'Université de Sheffield, ainsi que la société TeraVil Ltd et le Centre des sciences physiques et technologiques de Vilnius.

"C'était un défi technologique, " dit le directeur académique de l'étude Edik Rafailov, professeur à l'Aston Institute of Photonic Technologies et principal associé de recherche à l'Université ITMO. "Nous avons démontré que les points quantiques sont une bonne alternative pour les semi-conducteurs conventionnels. Cette nouvelle technologie nous donne la possibilité de générer des térahertz à température ambiante. Et potentiellement de rendre les dispositifs térahertz compacts et bon marché."

Aujourd'hui, la génération térahertz repose sur des sources qui impliquent la conversion du faisceau laser infrarouge en térahertz. La transformation est réalisée avec des systèmes complexes de guides d'ondes, cristaux semi-conducteurs ou diodes. La recherche de moyens alternatifs de génération et de détection des ondes térahertz est toujours en cours, mais de tels appareils restent encombrants, cher et ne fonctionne qu'à basse température.

Les nouvelles antennes permettent non seulement d'utiliser des sources térahertz à température ambiante, mais aussi de les miniaturiser. "Nous sommes capables de créer des sources de rayonnement térahertz très compactes de la taille d'un doigt, " commente l'auteur principal de l'article Andrei Gorodetsky, chercheur au Département de photonique et de technologie de l'information optique de l'Université ITMO et associé de recherche à l'Aston Institute of Photonic Technologies. "Avec les nouvelles antennes, nous avons réussi à supprimer la limitation associée au spectre lumineux étroit utilisé par les convertis actuels. Cela nous donne l'opportunité de combiner les antennes avec des lasers infrarouges compacts. En outre, les antennes sont 20 fois plus résistantes aux dommages que les dispositifs semi-conducteurs typiques. Ces deux facteurs nous permettent d'intégrer l'antenne dans le laser au lieu de la séparer."

Les chercheurs suggèrent que leurs découvertes peuvent être utilisées dans des systèmes de communication à grande vitesse et également dans des scanners térahertz compacts, qui donnerait une imagerie dynamique des couches profondes de la peau, développement de l'embryon, processus cérébraux, et la numérisation d'organes internes ou de tumeurs. Le rayonnement térahertz n'est pas nocif, car il ne se disperse pas trop dans les tissus biologiques. Par conséquent, les systèmes térahertz sont plus informatifs, sensibles et rapides par rapport à leurs substituts d'autres parties du spectre électromagnétique.