Terahertsisäteilyä vedestä

05.10.2017

Rochester-terahertsiaaltoja-vedella-300-t.jpgRochesterin yliopiston tutkijat ovat "tehneet mahdottomasta mahdollisen", sanoo professori Xi-Cheng Zhang. "Esittää kuinka generoida terahertsiaaltoja nestemäisestä vedestä, on perustavanlaatuinen läpimurto, koska vesi on niin tärkeä osa ihmiskehossa ja maapallolla."

Terahertsiaallot ovat herättäneet yhä enemmän huomiota, koska ne kykenevät kulkemaan rikkomatta kiinteistä materiaaleista tehtyjen esineiden läpi ja tuottamaan kuvia esineiden sisätiloista. Lisäksi terahertsisen fotonin energia on heikompi kuin röntgensäteilyn fotonin eikä niillä ole siten samoja haitallisia vaikutuksia ihmisen kudokseen ja DNA:han.

Zhangin tutkimusryhmä käyttää lasereita generoimaan terahertsipulsseja vuorovaikutuksessa kohteen kanssa. Tässä tapauksessa kohde on äärimmäisen ohut vesikalvo, noin 200 mikronia, joka on muodostettu kahden alumiinilangan väliin. Tutkijat keskittivät laserin vesikalvoon, joka toimii emitterinä terahertsin säteilytykselle.

Aiemmat tutkijat ovat tuottaneet terahertsien aaltoja kiinteistä kiteistä, metalleista, ilmaplasmasta ja vesihöyrystä, mutta toistaiseksi nestemäinen vesi on osoittautunut vaikeaksi. Sen sijaan muita sähkömagneettisia aaltoja on tuotettu nestemäisestä vedestä jo kymmenen vuoden ajan.

Vettä on yleisesti pidetty terahertsiaaltojen vihollisena sen vahvan absorboivuuden vuoksi mutta nyt tutkijat mittasivat veden synnyttämät terahertsi-aallot ja havaitsivat, että ne olivat 1,8-kertaisia vahvempia kuin ilmaplasmasta peräisin olevat terahertsi-aallot vastaavissa kokeissa.

Koska vesi on niin voimakas absorboija, monet tutkimusyhteisön jäsenet uskoivat, että olisi mahdotonta käyttää vettä tässä tarkoituksessa. Zhang itse on viettänyt vuosia ongelman parissa ja kumppaniksi hän löysi Rochesterin tohtorikoulutuksessa olevan Qi Jinin.

Yksi haasteista oli luoda vesikalvo, joka oli tarpeeksi ohut, jotta lasersäteen tuottamat terahertsien fotonit eivät absorboidu mutta riittävän paksu kestämään laserin energiaa.

20.02.2018Antureita WC-paperista
19.02.2018Galliumoksidia mikroelektroniikkaan
16.02.20182D-materiaalia tulevaisuuden elektroniikalle
15.02.2018Elektronien poukkoilua kaksiulotteisissa
14.02.2018Läpimurto valonsiirron hallinnassa
12.02.2018Pientä tehokeruuta kellon ympäri
09.02.2018Parempi akku horisontissa
08.02.2018Vauhtia käytännön spintroniikalle
07.02.2018Kvanttifysiikkaa metamateriaalien luomiseen
06.02.2018Luottamus on hyvä, kvanttimetku on parempi

Siirry arkistoon »