Sumber Terahertz Ultra-Tipis Mendorong Teknologi Komunikasi Generasi Depan
Ilmuwan dari University of Sussex telah mengembangkan sumber permukaan semikonduktor terahertz yang sangat tipis dan luas area, yang terdiri dari hanya beberapa lapisan atom dan kompatibel dengan platform elektronik yang ada.
Sumber terahertz memuntulkan pulsa cahaya singkat yang berosilasi triliunan kali per detik. Pada skala ini, mereka terlalu cepat untuk ditangani oleh elektronik standar, dan, hingga baru-baru ini, terlalu lambat untuk ditangani oleh teknologi optik. Ini memiliki signifikansi besar untuk evolusi perangkat komunikasi ultra-cepat di atas batas 300GHz — seperti yang diperlukan untuk teknologi ponsel seluler 6G — sesuatu yang masih fundamental di luar batas elektronik saat ini. Peneliti di Laboratorium Emergent Photonics (EPic) di Sussex adalah pemimpin dalam teknologi emisi permukaan terahertz, telah mencapai sumber permukaan semikonduktor terahertz yang paling terang dan paling tipis yang pernah ditampilkan sejauh ini. Wilayah emisi dari perkembangan baru mereka, sumber semikonduktor terahertz, 10 kali lebih tipis dari yang sebelumnya dicapai, dengan performa yang setara atau bahkan lebih baik.
Lapisan tipis dapat ditempatkan di atas objek dan perangkat yang ada — sumber terahertz dapat ditempatkan di tempat yang tidak pernah terpikirkan sebelumnya, termasuk objek sehari-hari seperti teko atau bahkan karya seni — membuka potensi besar untuk anti-palsu dan internet of things — serta elektronik yang sebelumnya tidak kompatibel, seperti ponsel generasi mendatang.
Dr Luke Peters, Research Fellow dari proyek European Research Council TIMING di University of Sussex, berkata: "Ide menempatkan sumber terahertz di tempat sulit diakses memiliki daya tarik ilmiah yang besar tetapi dalam praktik sangat menantang. Radiasi terahertz dapat memiliki peran yang luar biasa dalam ilmu materi, ilmu kehidupan, dan keamanan. Namun, itu masih asing bagi sebagian besar teknologi yang ada, termasuk perangkat yang berbicara dengan objek sehari-hari sebagai bagian dari internet of things yang berkembang pesat. Hasil ini adalah tonggak dalam jalur kami untuk membawa fungsi terahertz lebih dekat kehidupan sehari-hari kami."
Terletak di antara microwave dan inframerah dalam spektrum elektromagnetik, gelombang terahertz adalah bentuk radiasi yang sangat dicari dalam penelitian dan industri. Mereka memiliki kemampuan alami untuk mengungkap komposisi materi objek dengan mudah menembus bahan umum seperti kertas, pakaian, dan plastik dengan cara yang sama seperti sinar X, tetapi tanpa berbahaya. Citra terahertz memungkinkan untuk 'melihat' komposisi molekuler objek dan membedakan antara bahan yang berbeda. Perkembangan sebelumnya telah menunjukkan potensi aplikasi kamera terahertz, yang dapat bersifat transformatif dalam pengamanan bandara, dan scanner medis — seperti yang digunakan untuk mendeteksi kanker kulit.
Salah satu tantangan terbesar yang dihadapi ilmuwan yang bekerja dalam teknologi terahertz adalah apa yang umum diterima sebagai 'sumber terahertz intens' lemah dan besar dibandingkan dengan, misalnya, lampu. Dalam banyak kasus, kebutuhan akan bahan yang sangat eksotis, seperti kristal non-linear, membuatnya sulit dan mahal. Persyaratan ini menimbulkan tantangan logistik untuk integrasi dengan teknologi lain, seperti sensor dan komunikasi ultra-cepat.
Tim Sussex telah mengatasi keterbatasan ini dengan mengembangkan sumber terahertz dari bahan yang sangat tipis (sekitar 25 lapisan atom). Dengan menyinari semikonduktor grade elektronik dengan dua jenis cahaya laser yang berbeda, masing-masing berosilasi pada frekvensi yang berbeda — atau warna — mereka berhasil memunculkan emisi gerakan singkat radiasi terahertz.
Keberhasilan ilmiah ini telah lama dicari oleh ilmuwan yang bekerja di bidang ini sejak demonstrasi pertama sumber terahertz berdasarkan laser dua warna pada awal tahun 2000. Sumber terahertz dua warna berdasarkan campuran khusus gas, seperti nitrogen, argon, atau krypton, adalah antara sumber terbaik yang tersedia saat ini. Semikonduktor, yang banyak digunakan dalam teknologi elektronik, sebagian besar tidak dapat dijangkau untuk mekanisme generasi terahertz ini.
