Onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië hebben een nieuw metamateriaal ontwikkeld, dat terahertzgolven selectief absorbeert. Terahertzgolven bevinden zich in het elektromagnetisch spectrum in het diepste infrarood en hebben een breed toepassingsgebied dat zich uitstrekt van de opsporing van explosieven tot diagnosemethoden voor huidkanker. Het nieuwe metamateriaal is gemaakt van grafeen en kan op verschillende frequenties in het terahertzgebied worden afgestemd. Volgens de onderzoekers hebben ze hiermee het prototype van ‘gereedschap’ ontwikkeld waarmee terahertzgolven kunnen worden gemanipuleerd.
Het terahertzfilter bestaat uit een array van grafeen’linten’ die tussen de één en vier micrometer breed zijn. Onder invloed van terahertzgolven ontstaan er in deze linten gemeenschappelijke oscillaties van elektronen, die plasmonen worden genoemd. Bij de resonantiefrequentie wordt een groot deel van de opvallende terahertzgolven geabsorbeerd en werkt het materiaal als een filter.
Door de breedte van de grafeenlinten en de concentratie van ladingsdragers te variëren kan het materiaal op verschillende frequenties worden afgestemd. De absorbtie vindt alleen plaats bij terahertz’licht’ dat een polarisatierichting heeft die loodrecht op de linten staat. Een bijzondere eigenschap van het nieuwe materiaal is dat de absorptie van terahertzgolven al bij kamertemperatuur optreedt en niet zoals bij de gebruikelijke halfgeleidermaterialen pas bij temperaturen net boven het absolute nulpunt.
De resultaten van het onderzoek werden onlangs beschreven in het tijdschrift Nature Nanotechnology.
Bron: www.elektor.nl