Графен улучшает разрешение. Новые возможности терагерцового сканирования

Ученые из Томского политехнического университета совместно с коллегами из Беларуси впервые доказали возможность генерации фотонной струи на основе диэлектрических частиц с высоким показателем преломления благодаря использованию графена. Этот прорыв может значительно улучшить разрешение современных систем терагерцового сканирования.

Фотонная струя в терагерцовом диапазоне частот, известная как тераджет, является ключевым элементом для создания сверхразрешения в сканирующих системах. Однако, до недавнего времени, генерация тераджетов считалась возможной только для диэлектрических частиц с низким показателем преломления. Новое исследование показало, что нанесение графеновой пленки на поверхность диэлектрической сферы позволяет изменять электромагнитное поле и улучшать качество фотонной струи.

«Графен способен менять свои оптические свойства в зависимости от внешнего потенциала... Данный эффект позволяет контролировать мощность и размер генерируемого тераджета в реальном времени».

— Игорь Минин, профессор отделения электронной инженерии ИШНКБ

Графен не только меняет свойства диэлектрика, но и создает резонанс Фано, который усиливает электромагнитное поле за сферой, что увеличивает мощность тераджета. Эти изменения открывают возможность управления параметрами фотонной струи в реальном времени, что ранее было недостижимо. Такой подход позволяет значительно расширить потенциал использования тераджетов в системах построения изображений и других приложениях, где требуется высокое разрешение.

Учёные также использовали компьютерное моделирование для изучения взаимодействия графеновой пленки с диэлектрической сферой. Результаты исследования подтверждают, что использование графена даёт существенные преимущества по сравнению с традиционными методами генерации тераджетов. Это может оказать значительное влияние на разработку настраиваемых систем терагерцовой визуализации и других технологий, использующих фотонные струи.