Nueva investigación del Grafeno y la Radiación de terahercios revela avances en el Espectro visible

Nueva investigación del Grafeno y la Radiación de terahercios revela avances en el Espectro visible

Nueva investigación del Grafeno y la Radiación de terahercios revela avances en el Espectro visible

El Grafeno y su potencial en las tecnologías de información y comunicación

La conversión de luz visible lograda en materiales basados en grafeno se dice que tiene un gran potencial para su aplicación en tecnologías de información y comunicación. Investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y la Universidad de Eindhoven han llevado a cabo una investigación que revela avances significativos en este campo. El mecanismo termodinámico ultra rápido subyacente podría tener un impacto en las interconexiones de terahercios a telecomunicaciones, así como en cualquier tecnología que requiera una conversión de frecuencia ultra rápida de señales.

La importancia de la conversión de frecuencia en las tecnologías de comunicación

La capacidad de convertir señales de un régimen de frecuencia a otro es clave en varias tecnologías, especialmente en las telecomunicaciones, donde, por ejemplo, los datos procesados por dispositivos electrónicos se transmiten a menudo como señales ópticas a través de fibras de vidrio. Para permitir tasas de transmisión de datos significativamente más altas, los futuros sistemas de comunicación inalámbrica 6G deberán extender la frecuencia portadora por encima de los 100 gigahercios hasta el rango de terahercios. Sin embargo, las ondas de terahercios solo se pueden utilizar para transportar datos de forma inalámbrica sobre distancias muy limitadas.

El desafío de la conversión de terahercios a luz visible

Hasta ahora, lo que ha faltado es un material capaz de convertir la energía de los fotones en un factor de aproximadamente 1000. Sin embargo, el equipo de investigación recientemente identificó una fuerte respuesta no lineal de los llamados materiales cuánticos de Dirac, como el grafeno y los aislantes topológicos, a los pulsos de luz de terahercios. Esto se manifiesta en la generación altamente eficiente de armónicos superiores, es decir, luz con múltiplos de la frecuencia láser original. Estos armónicos aún están dentro del rango de terahercios, sin embargo, también se observaron las primeras emisiones de luz visible del grafeno al ser excitado por infrarrojo y terahercios.

El mecanismo detrás de la conversión de frecuencia

Los nuevos resultados proporcionan una explicación física para este mecanismo y muestran cómo la emisión de luz puede ser fuertemente mejorada mediante el uso de grafeno altamente dopado o mediante el uso de un metamaterial de grafeno con rejilla, un material con una estructura adaptada caracterizada por propiedades ópticas, eléctricas o magnéticas especiales. El equipo también observó que la conversión ocurre muy rápidamente, en una escala de tiempo subnanosegundo, y que puede ser controlada mediante una puerta electrostática.

En resumen, esta investigación revela avances significativos en la conversión de terahercios a luz visible utilizando materiales basados en grafeno. Estos avances podrían tener un impacto en las tecnologías de información y comunicación del futuro, permitiendo una mayor velocidad de transmisión de datos y mejorando las tecnologías de imagen y detección. A medida que se continúa investigando y refinando este mecanismo, es posible que veamos aplicaciones prácticas en un futuro cercano.

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