ઇન્ટિગ્રેટેડ ફોટોનિક સર્કિટનો ઉપયોગ કરતી ચિપ્સ 'ટેરાહર્ટ્ઝ ગેપ'ને બંધ કરવામાં મદદ કરી શકે છે

શોધકર્તાઓએ એક સંકલિત ફોટોનિક સર્કિટ સાથે અત્યંત પાતળી ચિપ વિકસાવી છે જેનો ઉપયોગ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને ઇમેજિંગ માટે - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પેક્ટ્રમમાં 0.3-30THz વચ્ચેના કહેવાતા ટેરાહર્ટ્ઝ ગેપનો ઉપયોગ કરવા માટે થઈ શકે છે.

આ ગેપ હાલમાં ટેકનોલોજીકલ ડેડ ઝોન જેવું છે, જે ફ્રીક્વન્સીઝનું વર્ણન કરે છે જે આજના ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ટેલિકોમ્યુનિકેશન ઉપકરણો માટે ખૂબ ઝડપી છે, પરંતુ ઓપ્ટિક્સ અને ઇમેજિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે ખૂબ ધીમી છે.

જો કે, વૈજ્ઞાનિકોની નવી ચિપ હવે તેમને અનુરૂપ આવર્તન, તરંગલંબાઇ, કંપનવિસ્તાર અને તબક્કા સાથે ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગો ઉત્પન્ન કરવા સક્ષમ બનાવે છે.આ પ્રકારનું ચોક્કસ નિયંત્રણ ટેરાહર્ટ્ઝ રેડિયેશનને ઈલેક્ટ્રોનિક અને ઓપ્ટિકલ બંને ક્ષેત્રોમાં નેક્સ્ટ જનરેશન એપ્લીકેશન માટે ઉપયોગમાં લેવા માટે સક્ષમ કરી શકે છે.

ઇપીએફએલ, ઇટીએચ ઝુરિચ અને યુનિવર્સિટી ઓફ હાર્વર્ડ વચ્ચે હાથ ધરવામાં આવેલ કાર્ય, માં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું છેનેચર કોમ્યુનિકેશન્સ.

ઈપીએફએલની સ્કૂલ ઑફ એન્જિનિયરિંગમાં લેબોરેટરી ઑફ હાઈબ્રિડ ફોટોનિક્સ (એચવાયએલએબી)માં સંશોધનનું નેતૃત્વ કરનાર ક્રિસ્ટિના બેના-ચેલ્મસએ સમજાવ્યું કે જ્યારે ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગો પહેલાં લેબ સેટિંગમાં બનાવવામાં આવ્યાં હતાં, ત્યારે અગાઉના અભિગમો મુખ્યત્વે બલ્ક ક્રિસ્ટલ્સ પર આધાર રાખતા હતા. ફ્રીક્વન્સીઝતેના બદલે, તેના લેબનો ફોટોનિક સર્કિટનો ઉપયોગ, જે લિથિયમ નિયોબેટમાંથી બનાવેલ છે અને હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટીના સહયોગીઓ દ્વારા નેનોમીટર સ્કેલ પર બારીક કોતરણી કરે છે, તે વધુ સુવ્યવસ્થિત અભિગમ માટે બનાવે છે.સિલિકોન સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ ઉપકરણને ઇલેક્ટ્રોનિક અને ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સમાં એકીકરણ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

"ખૂબ ઊંચી ફ્રીક્વન્સીઝ પર તરંગો ઉત્પન્ન કરવી અત્યંત પડકારજનક છે, અને ત્યાં ઘણી ઓછી તકનીકો છે જે તેમને અનન્ય પેટર્ન સાથે પેદા કરી શકે છે," તેણીએ સમજાવ્યું."અમે હવે ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગોના ચોક્કસ ટેમ્પોરલ આકારને એન્જિનિયર કરવામાં સક્ષમ છીએ - આવશ્યકપણે કહેવા માટે, 'મને એક તરંગ જોઈએ છે જે આના જેવું દેખાય છે.'"

આ હાંસલ કરવા માટે, બેના-ચેલ્મસની પ્રયોગશાળાએ ચીપની ચેનલોની ગોઠવણીની રચના કરી, જેને વેવગાઈડ કહેવાય છે, એવી રીતે માઇક્રોસ્કોપિક એન્ટેનાનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ ફાઈબરમાંથી પ્રકાશ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગોને પ્રસારિત કરવા માટે થઈ શકે.

“અમારું ઉપકરણ પહેલેથી જ પ્રમાણભૂત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલનો ઉપયોગ કરે છે તે હકીકત ખરેખર એક ફાયદો છે, કારણ કે તેનો અર્થ એ છે કે આ નવી ચિપ્સનો પરંપરાગત લેસર સાથે ઉપયોગ કરી શકાય છે, જે ખૂબ જ સારી રીતે કામ કરે છે અને ખૂબ સારી રીતે સમજી શકાય છે.તેનો અર્થ એ છે કે અમારું ઉપકરણ ટેલિકોમ્યુનિકેશન-સુસંગત છે," બેના-ચેલમસે ભાર મૂક્યો.તેણીએ ઉમેર્યું હતું કે ટેરાહર્ટ્ઝ રેન્જમાં સિગ્નલ મોકલતા અને પ્રાપ્ત કરતા નાના ઉપકરણો છઠ્ઠી પેઢીની મોબાઇલ સિસ્ટમ્સ (6G)માં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવી શકે છે.

ઓપ્ટિક્સની દુનિયામાં, બેના-ચેલ્મસ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને ઇમેજિંગમાં લઘુચિત્ર લિથિયમ નિયોબેટ ચિપ્સની ખાસ સંભાવના જુએ છે.બિન-આયોનાઇઝિંગ હોવા ઉપરાંત, ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગો અન્ય ઘણા પ્રકારનાં તરંગો (જેમ કે એક્સ-રે) કરતાં ઘણી ઓછી ઉર્જા છે જે હાલમાં સામગ્રીની રચના વિશે માહિતી પ્રદાન કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે - પછી ભલે તે હાડકાં હોય કે ઓઇલ પેઇન્ટિંગ.લિથિયમ નિયોબેટ ચિપ જેવા કોમ્પેક્ટ, બિન-વિનાશક ઉપકરણ તેથી વર્તમાન સ્પેક્ટ્રોગ્રાફિક તકનીકો માટે ઓછો આક્રમક વિકલ્પ પ્રદાન કરી શકે છે.

"તમે રુચિ ધરાવો છો તે સામગ્રી દ્વારા ટેરાહર્ટ્ઝ રેડિયેશન મોકલવાની અને તેના પરમાણુ બંધારણના આધારે, સામગ્રીના પ્રતિભાવને માપવા માટે તેનું વિશ્લેષણ કરવાની કલ્પના કરી શકો છો.આ બધું મેચ હેડ કરતા નાના ઉપકરણમાંથી છે,” તેણીએ કહ્યું.

આગળ, બેના-ચેલમસ ચિપના વેવગાઇડ્સ અને એન્ટેનાના ગુણધર્મોને વધુ કંપનવિસ્તાર અને વધુ બારીક ટ્યુન કરેલ ફ્રીક્વન્સીઝ અને સડો દરો સાથે એન્જિનિયરિંગ વેવફોર્મ્સ બનાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની યોજના ધરાવે છે.તેણી તેની લેબમાં વિકસિત ટેરાહર્ટઝ ટેક્નોલોજીને ક્વોન્ટમ એપ્લિકેશન્સ માટે ઉપયોગી થવાની સંભાવના પણ જુએ છે.

“સંબોધવા માટે ઘણા મૂળભૂત પ્રશ્નો છે;ઉદાહરણ તરીકે, અમને રસ છે કે શું અમે આવી ચિપ્સનો ઉપયોગ નવા પ્રકારનાં ક્વોન્ટમ રેડિયેશન પેદા કરવા માટે કરી શકીએ છીએ કે જે અત્યંત ટૂંકા સમયના ધોરણો પર ચાલાકી કરી શકાય છે.ક્વોન્ટમ વિજ્ઞાનમાં આવા તરંગોનો ઉપયોગ ક્વોન્ટમ ઑબ્જેક્ટ્સને નિયંત્રિત કરવા માટે થઈ શકે છે," તેણીએ તારણ કાઢ્યું.