量子點為小型化太赫茲設備提供了新平臺

來自俄羅斯和英國的科學家們開發了一種天線，可以幫助減少太赫茲輻射源的體積，縮小到一個指尖的大小。該天線是一個與量子點相結合的半導體層的“三明治”結構。科學家們證明，這種天線提供了一種新型的通用系統，能夠實現太赫茲輻射的發射和接收兩種功能。這種緊湊型的設備，工作在太赫茲范圍內，在醫學和生物學的腫瘤可視化以及在航空航天工業上的高速通信系統中都將有所應用。這項研究發表在《激光和光子的評論》雜志上。

太赫茲的范圍介于紅外和微波光譜之間。太赫茲輻射可以穿透活體組織，但不像X射線那樣，前者是不會產生電離的，因此對健康不構成任何危害。因此，醫生可以極大地受益于緊湊的太赫茲掃描儀，可以獲得活體生物組織的照片。

　　來自阿斯頓大學和圣彼得堡機械與光學大學使用量子點開發了一種天線，可以顯著降低太赫茲源的體積大小。這項研究獲得了斯凱萊德大學和謝菲爾德大學的科學家，以及在維爾紐斯Teravil公司物理科學與技術中心的支持。

　　“這是一項技術挑戰，”該項目研究的導師Edik Rafailov教授說，他是阿斯頓光子技術研究所的副研究員，并在圣彼得堡機械與光學大學主持研究工作。“我們表明，量子點對于傳統的半導體來說是一個很好的替代。這種新技術給我們提供了一個機會，即可在室溫下產生太赫茲。而且有可能實現結構緊湊價格便宜的太赫茲器件。”

今天，太赫茲的產生依賴于涉及到太赫茲紅外激光束轉換的來源。這種轉換一般是在復雜的波導系統中如半導體晶體或二極管中進行的。尋找產生和檢測太赫茲波的替代方法仍然在進行中，但這種設備仍然很笨重且昂貴，只在低溫下進行操作。

　　新型的天線使它不僅可以在室溫下使用太赫茲源，而且能夠實現微型化。“我們能夠實現的太赫茲輻射源能夠達到一個指尖的大小，即一種非常緊湊的太赫茲源，”主要作者Andrei Gorodetsky這樣評論到，圣彼得堡機械與光學大學光子學與光信息部門的研究員與阿斯頓光子技術研究所的研究人員共同合作進行這項研究。“使用這種新型的天線，我們成功地去除了與當前轉換所使用的窄光光譜相關的限制。這給了我們一個機會實現緊湊的紅外激光器與天線的相結合。此外，天線的抗損傷比典型的半導體器件要好20倍。這兩個因素使我們能夠實現天線與激光器件的相結合，而不是把它分開。”

研究人員認為，他們的研究結果可以用于高速的通信系統，也可用于緊湊型的太赫茲掃描儀，這將實現深層的皮膚層，胚胎發育，腦的過程和內部器官或腫瘤的動態掃描成像。太赫茲輻射并不是有害的，因為它不會在生物組織中散射太多。其結果是，相比其它替代類型的設備，太赫茲系統能夠提供更豐富、更且敏感的信息且獲取信息更為快速的相比。