Les ondes térahertz à haute fréquence présentent un grand potentiel pour un certain nombre d’applications, notamment l’imagerie médicale et la communication de nouvelle génération. Des chercheurs de l'Université de Linköping, en Suède, ont montré, dans une étude publiée dans la revue Advanced Science , que la transmission de la lumière térahertz à travers un aérogel composé de cellulose et d'un polymère conducteur peut être réglée. Il s'agit d'une étape importante pour débloquer davantage d'applications pour les ondes térahertz.
La gamme térahertz couvre les longueurs d'onde situées entre les micro-ondes et la lumière infrarouge sur le spectre électromagnétique. Sa fréquence est très élevée. Grâce à cela, de nombreux chercheurs estiment que la gamme térahertz présente un grand potentiel d'utilisation, entre autres, dans l'exploration spatiale, les technologies de sécurité et les systèmes de communication.
En imagerie médicale, il peut également constituer un substitut intéressant aux examens aux rayons X, car les ondes peuvent traverser la plupart des matériaux non conducteurs sans endommager aucun tissu.
Il existe cependant plusieurs obstacles technologiques à surmonter avant que les signaux térahertz puissent être largement utilisés. Par exemple, il est difficile de créer un rayonnement térahertz de manière efficace et des matériaux capables de recevoir et d'ajuster la transmission des ondes térahertz sont nécessaires.
Des chercheurs de l'Université de Linköping ont développé un matériau dont l'absorption des signaux térahertz peut être activée et désactivée grâce à une réaction redox. Le matériau est un aérogel, qui est l'un des matériaux solides les plus légers au monde.
"C'est comme un filtre réglable pour la lumière térahertz. Dans un état, le signal électromagnétique ne sera pas absorbé et dans l'autre état, il le pourra. Cette propriété peut être utile pour les signaux à longue portée provenant de l'espace ou des signaux radar", explique Shangzhi Chen, postdoc au Laboratoire d'Electronique Organique, LOE, à l'Université de Linköping.
Les chercheurs de Linköping ont utilisé un polymère conducteur, le PEDOT:PSS, et de la cellulose pour créer leur aérogel. Ils ont également conçu l’aérogel en pensant aux applications extérieures. Il est à la fois hydrofuge (hydrophobe) et peut être naturellement dégivré par chauffage par la lumière du soleil.
Les polymères conducteurs présentent de nombreux avantages par rapport aux autres matériaux utilisés pour créer des matériaux accordables. Entre autres choses, ils sont biocompatibles, durables et possèdent une grande capacité d’adaptation. L'accordabilité vient de la capacité de modifier la densité de charge dans le matériau. Les grands avantages de la cellulose sont son coût de production relativement faible par rapport à d'autres matériaux similaires et le fait qu'il s'agit d'un matériau renouvelable essentiel pour des applications durables.
"La transmission des ondes térahertz dans une large gamme de fréquences pourrait être régulée entre environ 13 % et 91 %, ce qui représente une très large plage de modulation", explique Chaoyang Kuang, postdoctorant au LOE.
Plus d'informations : Chaoyang Kuang et al, Absorbeurs térahertz à large bande commutables basés sur des aérogels polymères-cellulose conducteurs, Science avancée (2023). DOI : 10.1002/advs.202305898
Informations sur le journal : Science avancée
Fourni par l'Université de Linköping
