Terahertz HyperSpectral low-Cost fAst GrapheNe Camera

Descripción del proyecto

Mejora de la detección en el rango de los terahercios con cámaras hiperespectrales de grafeno

Los detectores ultrarrápidos de grafeno monocapa, que funcionan a frecuencias de terahercios, posibilitan avances notables en lo que respecta a la velocidad y resolución de la detección en tiempo real de diferentes materiales y sustancias. Estos detectores auguran tecnologías compactas de bajo coste (menos de 40 000 EUR) y gran eficiencia energética (menos de 20 W) que funcionan a temperatura ambiente, que se podrían emplear en campos como la ingeniería, la biología, la medicina, el patrimonio cultural y las comunicaciones cuánticas. En el proyecto TeraScan, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, se pretende llevar esta tecnología al siguiente nivel mediante el desarrollo de una cámara hiperespectral de grafeno monocapa, cuyas prestaciones superen a las de las cámaras comerciales de terahercios existentes. Sus investigadores desarrollarán un sistema portátil de obtención de imágenes, que integrará láseres de cascada cuántica de alta potencia y múltiples longitudes de onda. La tecnología se validará con los usuarios finales.

Objetivo

‘TeraScan’ aims to increase the technology readiness level of the state-of-the-art, ultrafast single layer graphene (SLG) detectors operating at terahertz (THz) frequencies, devised under the ERC consolidator grant ‘SPRINT’, and develop a hyperspectral imaging demonstrator suitable to the translation of this technology to industrial end-users.

The focus is on providing a compact, hyperspectral (HS) SLG camera which is low-cost (<40k€), fast (individual pixel response time < 10 ns), with low power consumption (<20W) and scalable, operating at room temperature, with NEP < 100 pW/√Hz, (frequency independent) suitable for real-time detection, in particular at operating frequencies > 2.5 THz, far exceeding the performances of commercial THz cameras. Once integrated with multiwavelength high-power quantum cascade lasers, the resulting far-field hyperspectral imaging system is plan to exceed by orders of magnitude the cost reduction, speed and resolution performances of commercial time-domain spectroscopy systems.

Specific objectives are to manufacture a compact, portable and user-friendly THz SLG camera, integrate it, on a portable optical bench, with THz QCLs, validate its core technology with commercial end-users and at trade-shows and evaluate opportunities by identifying novel end-user applications, with a detailed market, IPR and regulatory compliance study. By the end of this programme, I plan to identify a solid exploitation route by directly cooperating with THz instrument producers and with targeted commercial end-users.

Endorsing a solid commercial exploitation route, TeraScan prospects new directions and long-term impacts, in a frontier frequency domain, on many interdisciplinary fields crossing engineering, biology, medicine, cultural heritage and quantum communications.