В последние годы был растущий интерес к развитию практических устройств на основе технологии терагерца. С длинами волны дольше, чем инфракрасный свет, Подносы считают более безопасными, чем обычные системы отображения.
Они уже используются, например, на контрольно-пропускных пунктах безопасности аэропорта, и начинают использоваться более широко в областях, таких как скрининг, контроль качества пищевых продуктов и анализ произведений искусства. Визуализация самого света терагерца, однако, до сих пор оказалась сложной.
Теперь, Hideo Hosono Научно-исследовательского центра Материалов для Стратегии Элемента, Токийского технологического института и коллег в Японии, Украине и США разработали простой подход, чтобы преобразовать Подносы в яркий, видимый свет. Их результаты были изданы в Нано ACS.
Во-первых, исследование включило сияющие Подносы на mayenite кристалл, используя gyrotron[1]. Это привело к вибрации кислородных анионов [2], которые сталкиваются с внутренними стенами клеток в кристалле.
У каждой клетки есть внутренний диаметр 0,4 миллимикронов и внешний диаметр 0,7 миллимикронов.«Грохот кислородных ионов в клетках способствует восходящему энергетическому преобразованию», объясняет Хозоно. «Сильные и частые столкновения кислородных ионов вызывают передачу электрона к соседним пустым клеткам.
Возбуждение кислородных ионов ключевое для эмиссии видимого света».Измерения спектроскопии подтвердили, что видимый свет произошел из колебаний, вызванных свободно движущимися кислородными анионами. Исследователи заботились, чтобы исключить возможность других источников, таких как радиация черного тела и поверхностная поляризация как причины позади производства видимого света.Исследование – пример стратегического исследования в области функциональных материалов по инициативе Стратегии Элемента, поддержанной Министерством образования Японии, Культурой, Спортом, Наукой и техникой (MEXT) и Службой Науки и техники Японии (JST).
«Кристалл в нашем исследовании просто состоит из кальция, алюминия и кислорода, все из которых находятся в лучших пяти из самых богатых элементов», говорит Хозоно. «Так, Это – один из самых недорогих материалов, на уровне приблизительно 15 центов за килограмм».Несмотря на его простоту, Хозоно говорит, что у кристалла есть много захватывающих свойств из-за его наноструктуры.
Привлекая 20 лет исследования, его группа уже преуспела в том, чтобы демонстрировать, что у материала есть превосходные каталитические свойства для синтеза аммиака и сверхпроводимости.Известный прежде всего его новаторской работой на основанных на железе сверхпроводниках, Хозоно говорит, что текущее исследование отмечает новое направление исследования. «Наша группа концентрировалась на культивировании новых функциональностей, используя богатые элементы, но это – первый раз для меня, который сосредоточится на ионном движении – это абсолютно новое», говорит он.Результаты могли привести к разработке датчика Подноса, поскольку никакой такой обычный датчик еще не был разработан.
Хозоно добавляет: «Прямо сейчас наш материал способен обнаруживать сильную радиацию терагерца. Проблема будет состоять в том, как приспособить чувствительность».Его группа также сообщила, что кислородными анионами можно заменить с золотыми или водородными анионами в клетках.
Используя эти различные анионы, может быть возможно разработать датчики, которые излучают свет различного цвета в будущем.Технические термины[1] Гиротрон: устройство, способное к созданию мощной радиации терагерца. gyrotron, используемый в этом исследовании (названный Гиротроном ФУ КВ IV), был развит в Научно-исследовательском центре для развития Далеко-инфракрасного региона, Университете Фукуи, Япония.[2] Анионы: Отрицательно заряженные ионы.
Вместе с их положительно заряженными коллегами (катионы) они скрепляют структуру ионных кристаллов.