Fonti e rilevatori di radiazioni terahertz

La realizzazione di fonti e rilevatori di radiazioni terahertz (THz) efficienti è uno degli obiettivi più importanti della fisica applicata moderna. Ciò presenta un ampio raggio di applicazioni in biologia, medicina, nella sicurezza e nell’imaging in profondità e non distruttivo.

Tecnologie industriali

Le radiazioni THz possono essere generate in microcavità a semiconduttore attraverso il lasing di polaritoni eccitonici, dove è permessa una transizione THz radiativa tra rami di polaritoni di microcavità. È richiesto un design speciale di microcavità a pozzi quantici, che offre una miscela di eccitoni a pozzi quantici chiari e scuri. Il progetto POLATER (Polaritonic teraHertz devices) ha prodotto una vasta gamma di risultati alla base dei progressi teorici nelle aree di cui sopra. Ciò ha incluso lo sviluppo della teoria dettagliata e del design per le transizioni radiative THz in microcavità quantistiche e i polaritoni THz a banda intermedia inferiore, oltre alla realizzazione di una serie di microcavità con efficaci transizioni radiative THz polaritoniche. I ricercatori hanno modellato, costruito e analizzato teoricamente microcavità di vari progetti. POLATER ha analizzato le strutture GaAs, InAs e GaN. È stata completata l’analisi dell’area attiva THz polaritonica, basata su pozzi quantici, fili quantici e punti quantici con rottura di simmetria. Il team ha sviluppato e fabbricato un nuovo tipo di cavità sulla base di plasmoni Tamm cilindrici. I ricercatori hanno fabbricato e caratterizzato una struttura a pozzi multi-quantici per emettitori polaritonici basati su monostrati InAs. La struttura mostra una modalità pronunciata superradiante che può essere utilizzata per lo sviluppo di emettitori THz. POLATER ha progettato strutture a cascata polaritoniche. Un importante risultato è stato lo sviluppo della teoria del Laser a cascata bosonica, dove ogni polaritone iniettato nel dispositivo emette diversi fotoni THz. La considerazione da parte del pubblico dei THz è stata largamente influenzata da una serie di articoli di stampa che citano la sua capacità di rappresentazione attraverso i vestiti e di rilevamento di esplosivi o armi. Tuttavia, le potenziali applicazioni della luce THz sono molto più ampie. Le radiazioni THz possono fornire una sonda diretta per rivelare le proprietà fondamentali e il funzionamento della vita attraverso, per esempio, lo studio dei cambiamenti conformazionali delle strutture proteiche, delle conchiglie di idratazione delle proteine e del DNA. La creazione di fonti e rilevatori di radiazioni THz poco costosi, affidabili, scalabili e portatili garantirebbe il loro sfruttamento diffuso in futuro.