Compact, les nanodétecteurs sensibles et rapides sont considérés comme un "Saint Graal" recherché par de nombreux chercheurs du monde entier. Et maintenant, une équipe de scientifiques en Italie et en France s'est inspirée des nanomatériaux et a créé une nouvelle plate-forme technologique à l'état solide qui ouvre la porte à l'utilisation de la photonique térahertz (THz) dans un large éventail d'applications.

Au cours de la dernière décennie, la recherche sur les matériaux a joué un rôle essentiel pour combler le fossé THz, en commençant par le développement des lasers à cascade quantique THz, qui reposent fortement sur des nanomatériaux artificiels semi-conducteurs hétérostructurés. Le développement de la spectroscopie THz, la nanospectroscopie et l'imagerie THz ont élargi la gamme d'outils puissants pour la caractérisation d'un large éventail de matériaux, y compris les semi-conducteurs unidimensionnels ou bidimensionnels, biomolécules et graphène.

La pièce manquante ? Une technologie de détection complémentaire capable de répondre aux besoins applicatifs THz dans des domaines tels que le diagnostic biomédical, Sécurité, héritage culturel, contrôles qualité et process, et des communications sans fil à haut débit qui nécessitent des systèmes intégrés de génération et de détection ad hoc.

Comme le rapportent les scientifiques dans le journal Matériaux APL , des éditions AIP, en utilisant une approche qui exploite l'excitation d'ondes plasma dans le canal de transistors à effet de champ (FET), ils ont pu créer les premiers détecteurs FET à base de nanofils semi-conducteurs, conçu dans une pléthore d'architectures, y compris des cônes, hétérostructures et métamatériau-antenne couplées. Pendant qu'ils y étaient, ils ont également développé les premiers détecteurs THz en graphène mono ou bicouche.

« Notre travail montre que la technologie FET à nanofils est suffisamment polyvalente pour permettre la « conception » via la lithographie des paramètres du détecteur et de ses principales fonctionnalités, " a expliqué Miriam Serena Vitiello, auteur principal de l'article ainsi que chercheur scientifique et chef de groupe du Terahertz Photonics Group au Nanoscience Institute du CNR et de la Scuola Normale Superiore de Pise, Italie.

De quoi est capable le détecteur de nanofils ? Il offre « une perspective concrète d'utilisation orientée application, puisqu'il fonctionne à température ambiante - atteignant des fréquences de détection supérieures à 3 THz, avec une vitesse de modulation maximale dans la gamme MHz, et des puissances équivalentes au bruit déjà compétitives avec les meilleures technologies disponibles sur le marché, " dit Vitiello.

Au niveau des candidatures, parce que les nanodétecteurs peuvent être exploités pour une imagerie rapide de grande surface dans les gammes spectrales THz et sub-térahertz, ne soyez pas surpris de les voir commercialisés dans un avenir proche pour une variété d'applications d'imagerie spectroscopique et en temps réel, peut-être même sous la forme de caméras THz multi-pixels rapides.

Prochain, les objectifs des scientifiques sont de « pousser les performances de l'appareil dans le domaine de la détection ultrarapide, explorer la faisabilité de la détection de photons uniques en utilisant de nouvelles architectures et choix de matériaux, développer des réseaux plan focal compacts, et d'intégrer sur puce les détecteurs à nanofils avec des microlasers à cascade quantique THz, " a noté Vitiello. " Cela nous permettra d'amener la photonique THz à un tout nouveau niveau de " compacité " et de polyvalence, où il peut enfin commencer à traiter de nombreuses applications tueuses."