Yeni bir araştırmaya göre iletişim teknolojilerinde kullanılan terahertz dalgaları kuantum malzemelerle işlenebilir ve kablosuz iletişimde yeni bir devir başlayabililir.
Ottawa Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, terahertz (THz) dalgalarının grafen tabanlı yapılarda frekans dönüşümünü geliştirmek için yenilikçi yöntemler geliştirdi. Bu çalışma, kablosuz iletişim ve sinyal işleme teknolojilerinde daha hızlı ve verimli sistemler için yeni bir potansiyel ortaya koyuyor.
Terahertz (THz) dalgalar, elektromanyetik spektrumun uzak kızılötesi bölgesinde yer alan ve frekansı gigahertz (GHz) ile infrared ışık arasında kalan dalgalar olarak tanımlanıyor; genellikle iletişim, güvenlik ve görüntüleme teknolojilerinde kullanılıyor. Grafen ise tek bir karbon atomu kalınlığında, iki boyutlu ve yüksek iletkenlik, esneklik ile optik özelliklere sahip bir kuantum malzeme olarak biliniyor.
THz dalgaları ve grafen arasındaki ilişki, grafenin optik ve elektriksel özelliklerinin THz dalgalarını manipüle etmek ve dönüştürmek için kullanılabilmesinden kaynaklanıyor. Özellikle, grafen tabanlı yapılar, doğrusal olmayan optik etkiler sayesinde THz dalgalarının frekans dönüşümünü artırabiliyor, bu da yüksek hızlı iletişim ve gelişmiş sinyal işleme sistemlerinin geliştirilmesine olanak tanıyor.
Elektromanyetik spektrumun uzak kızılötesi bölgesinde yer alan THz dalgaları, opak malzemelerin içini görüntülemek gibi güvenlik ve kalite kontrol uygulamalarında kullanılabiliyor. Bunun yanı sıra, kablosuz iletişimde büyük bir gelecek vaat ediyor. THz dalgalarının frekansını değiştirmek için kullanılan THz doğrusal olmayan optik, 6G ve ötesindeki yüksek hızlı kablosuz iletişim ve sinyal işleme sistemlerinin geliştirilmesi için büyük önem taşıyor.
THz teknolojileri hızla gelişiyor ve sağlık, iletişim, güvenlik ile kalite kontrol gibi alanlarda kritik bir rol oynamaya hazırlanıyor. Sonuçları Light: Science & Applications dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmaya göre Ottawa Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü’nden Doç. Dr. Jean-Michel Ménard liderliğindeki bir ekip, elektromanyetik sinyalleri daha yüksek salınım frekanslarına çıkarabilen cihazların geliştirilmesinin önünü açtı. Bu teknoloji, GHz elektronik ile THz fotonik arasındaki boşluğu doldurmayı hedefliyor.
Araştırma, grafenin benzersiz optik özelliklerinden yararlanarak sinyal işleme ve iletişim için yeni uygulamalar geliştirme yollarını gözler önüne seriyor. Tek bir karbon atomu katmanından oluşan bu 2D kuantum malzeme, cihazlara sorunsuz bir şekilde entegre edilebiliyor.
Daha önceki çalışmalar, THz ışığı ve grafenin temel ışık-madde etkileşimlerini incelemeye odaklanıyordu ve genellikle deneyde yalnızca bir parametrenin etkisini değerlendiriyordu. Bu durum doğrusal olmayan etkilerin zayıf kalmasına neden oluyordu. Doç. Dr. Ménard ve ekibi, birden fazla yenilikçi yaklaşımı bir araya getirerek doğrusal olmayan etkileri güçlendirmeyi ve grafenin benzersiz özelliklerini tam anlamıyla kullanmayı başardı.
Ottawa Üniversitesi Ultrafast THz grubundan doktora öğrencisi Ali Maleki üniversite bültenine verdiği demeçte, “Deneysel platformumuz ve yenilikçi cihaz mimarilerimiz, grafenin ötesindeki geniş bir malzeme yelpazesini keşfetme ve yeni doğrusal olmayan optik mekanizmaları tanımlama olasılığı sunuyor,” ifadelerini kullandı.
Bu tür araştırmalar, THz frekans dönüşüm tekniklerini geliştirmek ve bu teknolojiyi pratik uygulamalara entegre etmek için hayati önem taşıyor. Özellikle, gelecekteki iletişim sistemlerini yönlendirecek verimli, çip entegreli doğrusal olmayan THz sinyal dönüştürücülerinin geliştirilmesi için önemli bir adım olarak öne çıkıyor.
Kaynak: University of Ottawa
