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气凝胶可能成为未来太赫兹技术的关键
发布时间:2024-01-04 10:40:28 阅读:296

来源:林雪平大学 (Linköping University);电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 李博扬 编译

气凝胶通过简单的化学修饰可以获得高疏水性。来源:Thor Rumhed

    高频太赫兹波在包括下一代医学成像和通信在内的许多应用中具有巨大的潜力。瑞典林雪平大学的研究人员在《高级科学》杂志上发表的一项研究表明,太赫兹光通过由纤维素和导电聚合物制成的气凝胶的传输是可以调节的。这是开启太赫兹波更多应用的重要一步。

    太赫兹范围涵盖了电磁波谱上介于微波和红外光之间的波长。它的频率非常高。因此,许多研究人员认为太赫兹范围在太空探索、安全技术和通信系统等方面具有巨大的潜力。在医学成像中,它也可以作为X射线检查的有趣替代品,因为波可以穿过大多数非导电材料而不会损坏任何组织。然而,在太赫兹信号被广泛应用之前,还有几个技术障碍需要克服。例如,很难以有效的方式产生太赫兹辐射,并且需要可以接收和调节太赫兹波传输的材料。

Qilun Zhang和Chaoyang Kuang,有机电子实验室的研究人员。来源:Thor Rumhed

    林雪平大学的研究人员现在已经开发出一种材料,其对太赫兹信号的吸收可以通过氧化还原反应来打开和关闭。这种材料是气凝胶,是世界上最轻的固体材料之一。

    “这就像一个可调节的太赫兹光过滤器。在一种状态下,电磁信号不会被吸收,而在另一种状态下,电磁信号可以被吸收。这种特性对于来自太空或雷达信号的远程信号非常有用,”林雪平大学有机电子实验室的博士后Shangzhi Chen说。

    林雪平的研究人员使用导电聚合物PEDOT:PSS和纤维素来制造气凝胶。他们在设计气凝胶时也考虑到了户外应用。它既防水(疏水),又可以通过阳光加热自然吸收。导电聚合物与用于制造可调谐材料的其他材料相比具有许多优点。除此之外,它们具有生物相容性,耐用性,并且具有很强的调节能力。可调谐性来自于改变材料中电荷密度的能力。与其他类似材料相比,纤维素的最大优势是生产成本相对较低,并且它是一种可再生材料,这是可持续应用的关键。“太赫兹波在宽频率范围内的传输可以在13%到91%之间调节,这是一个非常大的调制范围。” LOE博士后Chaoyang Kuang说。

 
 

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