Une étude théorique basée sur des simulations informatiques menées par le groupe de recherche sur la nano-bio spectroscopie de l'UPV/EHU en collaboration avec le centre de recherche japonais AIST a montré que l'intensité de la lumière ultraviolette qui passe à travers un nano-ruban de graphène est modulée avec un fréquence térahertz. On assiste donc à l'ouverture d'un nouveau champ de recherche sur l'obtention du rayonnement térahertz qui a de multiples applications. La recherche a été publiée dans la prestigieuse revue Nanoéchelle .
Le groupe de recherche en nano-bio spectroscopie de l'UPV/EHU dirigé par Ángel Rubio, professeur UPV/EHU au Département de physique des matériaux et directeur du Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter à Hambourg, a simulé la conversion de la lumière ultraviolette en rayonnement dans le domaine térahertz en la faisant passer à travers un nano-ruban de graphène, et a développé un nouveau dispositif compact conçu pour générer un rayonnement de ce type basé sur le phénomène découvert. La recherche, menée en collaboration avec le groupe de recherche dirigé par Yoshiyuki Miyamoto de l'Institut national des sciences et technologies industrielles avancées (AIST) du Japon, est paru dans la prestigieuse revue Nanoéchelle , publié par la Royal Society of Chemistry (Royaume-Uni).
Le rayonnement térahertz basse fréquence a une large gamme d'applications, comme la caractérisation de molécules, matériaux, tissus, etc. Cependant, à l'heure actuelle, il est difficile de fabriquer des petits, efficace, dispositifs à faible coût pour produire un rayonnement térahertz. Ce phénomène « étend le domaine d'application des rayonnements de ce type à de nombreux autres domaines dans lesquels ils n'étaient pas utilisés, " a expliqué ngel Rubio, "en raison du fait qu'il faudrait recourir à des sources de rayonnement beaucoup plus grandes."
Le point de départ d'un nouveau champ de recherche
Pour réaliser cette simulation, ils ont utilisé des nano-rubans de graphène :des bandes découpées dans des feuilles de graphène. Ils ont conclu que la lumière UV qui exerce un effet sur le nano-ruban émet un rayonnement totalement différent (térahertz) perpendiculairement à la lumière incidente. Ce phénomène « ouvre la possibilité de générer des structures qui permettront de changer la gamme de fréquence à l'aide de différentes nanostructures, " explique le Pr Rubio. " Un nouveau champ de recherche s'ouvre. "
Maintenant que l'existence du phénomène a été démontrée, "il faudrait voir si la même chose peut être faite avec un autre type de source lumineuse, " a expliqué Ángel Rubio. Dans la recherche, ils ont utilisé un pointeur laser à haute intensité pour que la simulation soit correcte, mais il devrait être possible d'utiliser "des sources lumineuses plus accessibles, " a-t-il dit. À l'avenir, une autre étape serait "d'utiliser un ensemble de nanostructures au lieu d'une seule pour produire un dispositif réel".
L'UPV/EHU a développé l'idée et sa mise en œuvre dans un code qui simule le processus sur l'ordinateur, tandis que le centre de recherche japonais AIST a effectué les calculs numériques. Les chercheurs ont utilisé de nouvelles techniques de simulation des principes premiers, des méthodes dont la capacité prédictive est très élevée, avec lequel le comportement d'un matériau est prédit sans utiliser de paramètres externes. "Les techniques de simulation ont atteint un point, " dit Rubio, « où les systèmes dont il est démontré plus tard qu'ils se comportent réellement de la même manière expérimentalement peuvent être prédits. »
Le groupe Nano-bio Spectroscopy est dirigé par Ángel Rubio. L'activité du groupe se concentre sur la recherche théorique et la modélisation des propriétés électroniques et structurelles de la matière condensée ainsi que le développement de nouveaux outils théoriques et codes informatiques pour explorer la réponse électronique des solides et des nanostructures lors de la manipulation des champs électromagnétiques externes.
