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टेराहर्ट्ज़ तकनीक को वास्तविक दुनिया में प्रयोग करने योग्य बनाने के करीब एक कदम


टेराहर्ट्ज़ तकनीक को वास्तविक दुनिया में प्रयोग करने योग्य बनाने के करीब एक कदम

व्लादिस्लाव माइकलो क्लीनरूम में डिवाइस दिखा रहा है, और निर्माण के बाद एक टेराहर्ट्ज डिटेक्टर। क्रेडिट: व्लादिस्लाव माइकलो

शोधकर्ताओं ने द्वि-आयामी प्रवाहकीय प्रणालियों में एक नया प्रभाव खोजा है जो टेराहर्ट्ज़ डिटेक्टरों के बेहतर प्रदर्शन का वादा करता है।

कैवेंडिश प्रयोगशाला में वैज्ञानिकों की एक टीम ने ऑग्सबर्ग (जर्मनी) और लैंकेस्टर विश्वविद्यालयों के सहयोगियों के साथ मिलकर एक नया भौतिक प्रभाव पाया है जब दो-आयामी इलेक्ट्रॉन सिस्टम टेराहर्ट्ज तरंगों के संपर्क में आते हैं।

सबसे पहले, टेराहर्ट्ज तरंगें क्या हैं? “हम मोबाइल फोन का उपयोग करके संचार करते हैं जो माइक्रोवेव विकिरण संचारित करते हैं और रात की दृष्टि के लिए इन्फ्रारेड कैमरों का उपयोग करते हैं। टेराहर्ट्ज विद्युत चुम्बकीय विकिरण का प्रकार है जो माइक्रोवेव और इन्फ्रारेड विकिरण के बीच होता है,” सेमीकंडक्टर भौतिकी समूह के प्रमुख प्रो डेविड रिची बताते हैं। कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय की कैवेंडिश प्रयोगशाला, “लेकिन फिलहाल, इस प्रकार के विकिरण के स्रोतों और डिटेक्टरों की कमी है जो सस्ते, कुशल और उपयोग में आसान होंगे। यह टेराहर्ट्ज प्रौद्योगिकी के व्यापक उपयोग में बाधा डालता है।”

सेमीकंडक्टर भौतिकी समूह के शोधकर्ता, इटली में पीसा और टोरिनो के शोधकर्ताओं के साथ, 2002 में टेराहर्ट्ज़ आवृत्तियों पर एक लेजर के संचालन, एक क्वांटम कैस्केड लेजर का प्रदर्शन करने वाले पहले व्यक्ति थे। तब से समूह ने टेराहर्ट्ज भौतिकी और प्रौद्योगिकी पर शोध करना जारी रखा है और वर्तमान में मॉड्यूलर बनाने के लिए मेटामटेरियल्स को शामिल करने वाले कार्यात्मक टेराहर्ट्ज उपकरणों की जांच और विकास करता है, साथ ही साथ नए प्रकार के डिटेक्टर भी।

यदि प्रयोग करने योग्य उपकरणों की कमी को हल किया जाता है, तो टेराहर्ट्ज विकिरण सुरक्षा, सामग्री विज्ञान, संचार और चिकित्सा में कई उपयोगी अनुप्रयोग हो सकता है। उदाहरण के लिए, टेराहर्ट्ज तरंगें कैंसर के ऊतकों की इमेजिंग की अनुमति देती हैं जिन्हें नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता है। उन्हें सुरक्षित और तेज़ हवाईअड्डा स्कैनर की नई पीढ़ियों में नियोजित किया जा सकता है जो दवाओं को अवैध दवाओं और विस्फोटकों से अलग करना संभव बनाता है, और उनका उपयोग अत्याधुनिक से परे भी तेज वायरलेस संचार को सक्षम करने के लिए किया जा सकता है।

तो, हाल की खोज किस बारे में है? ट्रिनिटी कॉलेज कैम्ब्रिज में जूनियर रिसर्च फेलो डॉ. व्लादिस्लाव मिखाइलो कहते हैं, “हम एक नए प्रकार के टेराहर्ट्ज़ डिटेक्टर का विकास कर रहे थे,” लेकिन जब इसके प्रदर्शन को मापते हैं, तो यह पता चला कि यह सैद्धांतिक रूप से अपेक्षा से कहीं अधिक मजबूत संकेत दिखाता है। इसलिए हम एक नई व्याख्या के साथ आए हैं।”

यह स्पष्टीकरण, जैसा कि वैज्ञानिक कहते हैं, इस बात में निहित है कि प्रकाश पदार्थ के साथ कैसे संपर्क करता है। उच्च आवृत्तियों पर, पदार्थ एकल कणों-फोटॉन के रूप में प्रकाश को अवशोषित करता है। पहली बार आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित इस व्याख्या ने क्वांटम यांत्रिकी की नींव रखी और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या की। यह क्वांटम फोटोएक्सिटेशन है कि कैसे हमारे स्मार्टफोन में कैमरों द्वारा प्रकाश का पता लगाया जाता है; यह वह भी है जो सौर कोशिकाओं में प्रकाश से बिजली उत्पन्न करता है।

प्रसिद्ध फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में एक प्रवाहकीय सामग्री से इलेक्ट्रॉनों की रिहाई होती है – एक धातु या अर्धचालक – घटना फोटॉन द्वारा। त्रि-आयामी मामले में, इलेक्ट्रॉनों को पराबैंगनी या एक्स-रे रेंज में फोटॉन द्वारा निर्वात में निष्कासित किया जा सकता है, या मध्य-अवरक्त से दृश्य सीमा में एक ढांकता हुआ में छोड़ा जा सकता है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के समान टेराहर्ट्ज रेंज में क्वांटम फोटोएक्सिटेशन प्रक्रिया की खोज में नवीनता है। अध्ययन के पहले लेखक व्लादिस्लाव बताते हैं, “तथ्य यह है कि इस तरह के प्रभाव अत्यधिक प्रवाहकीय, दो-आयामी इलेक्ट्रॉन गैसों में बहुत कम आवृत्तियों पर मौजूद हो सकते हैं, ” लेकिन हम इसे प्रयोगात्मक रूप से साबित करने में सक्षम हैं। प्रभाव का मात्रात्मक सिद्धांत जर्मनी के ऑग्सबर्ग विश्वविद्यालय के एक सहयोगी द्वारा विकसित किया गया था, और शोधकर्ताओं की अंतरराष्ट्रीय टीम ने पत्रिका में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए। विज्ञान अग्रिम.

शोधकर्ताओं ने तदनुसार घटना को “इन-प्लेन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव” नाम दिया। संबंधित पेपर में, वैज्ञानिक टेराहर्ट्ज डिटेक्शन के लिए इस प्रभाव का दोहन करने के कई लाभों का वर्णन करते हैं। विशेष रूप से, “इन-प्लेन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव” द्वारा घटना टेराहर्ट्ज विकिरण द्वारा उत्पन्न फोटोरेस्पोन्स का परिमाण अन्य तंत्रों से अपेक्षा से कहीं अधिक है जो पहले से टेराहर्ट्ज फोटोरेस्पॉन्स को जन्म देने के लिए जाने जाते हैं। इस प्रकार, वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि यह प्रभाव टेराहर्ट्ज डिटेक्टरों के निर्माण को काफी अधिक संवेदनशीलता के साथ सक्षम करेगा।

“यह हमें वास्तविक दुनिया में टेराहर्ट्ज़ तकनीक को प्रयोग करने योग्य बनाने के लिए एक कदम और करीब लाता है,” प्रो रिची का निष्कर्ष है।


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अधिक जानकारी:
व्लादिस्लाव मिखाइलो एट अल, टेराहर्ट्ज़ डिटेक्शन के लिए द्वि-आयामी इलेक्ट्रॉन प्रणालियों में एक इन-प्लेन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, विज्ञान अग्रिम (2022)। डीओआई: 10.1126/sciadv.abi8398

कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय द्वारा प्रदान किया गया

उद्धरण: टेराहर्ट्ज़ तकनीक को वास्तविक दुनिया में प्रयोग करने योग्य बनाने के करीब एक कदम (2022, 23 मई) 23 मई 2022 को https://phys.org/news/2022-05-closer-terahertz-technology-usable-real.html से प्राप्त किया गया

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