量子点为小型化太赫兹设备提供了新平台

来自俄罗斯和英国的科学家们开发了一种天线，可以帮助减少太赫兹辐射源的体积，缩小到一个指尖的大小。该天线是一个与量子点相结合的半导体层的“三明治”结构。科学家们证明，这种天线提供了一种新型的通用系统，能够实现太赫兹辐射的发射和接收两种功能。这种紧凑型的设备，工作在太赫兹范围内，在医学和生物学的肿瘤可视化以及在航空航天工业上的高速通信系统中都将有所应用。这项研究发表在《激光和光子的评论》杂志上。

太赫兹的范围介于红外和微波光谱之间。太赫兹辐射可以穿透活体组织，但不像X射线那样，前者是不会产生电离的，因此对健康不构成任何危害。因此，医生可以极大地受益于紧凑的太赫兹扫描仪，可以获得活体生物组织的照片。

来自阿斯顿大学和圣彼得堡机械与光学大学使用量子点开发了一种天线，可以显著降低太赫兹源的体积大小。这项研究获得了斯凯莱德大学和谢菲尔德大学的科学家，以及在维尔纽斯Teravil公司物理科学与技术中心的支持。

“这是一项技术挑战，”该项目研究的导师Edik Rafailov教授说，他是阿斯顿光子技术研究所的副研究员，并在圣彼得堡机械与光学大学主持研究工作。“我们表明，量子点对于传统的半导体来说是一个很好的替代。这种新技术给我们提供了一个机会，即可在室温下产生太赫兹。而且有可能实现结构紧凑价格便宜的太赫兹器件。”

今天，太赫兹的产生依赖于涉及到太赫兹红外激光束转换的来源。这种转换一般是在复杂的波导系统中如半导体晶体或二极管中进行的。寻找产生和检测太赫兹波的替代方法仍然在进行中，但这种设备仍然很笨重且昂贵，只在低温下进行操作。

新型的天线使它不仅可以在室温下使用太赫兹源，而且能够实现微型化。“我们能够实现的太赫兹辐射源能够达到一个指尖的大小，即一种非常紧凑的太赫兹源，”主要作者Andrei Gorodetsky这样评论到，圣彼得堡机械与光学大学光子学与光信息部门的研究员与阿斯顿光子技术研究所的研究人员共同合作进行这项研究。“使用这种新型的天线，我们成功地去除了与当前转换所使用的窄光光谱相关的限制。这给了我们一个机会实现紧凑的红外激光器与天线的相结合。此外，天线的抗损伤比典型的半导体器件要好20倍。这两个因素使我们能够实现天线与激光器件的相结合，而不是把它分开。”

研究人员认为，他们的研究结果可以用于高速的通信系统，也可用于紧凑型的太赫兹扫描仪，这将实现深层的皮肤层，胚胎发育，脑的过程和内部器官或肿瘤的动态扫描成像。太赫兹辐射并不是有害的，因为它不会在生物组织中散射太多。其结果是，相比其它替代类型的设备，太赫兹系统能够提供更丰富、更且敏感的信息且获取信息更为快速的相比。