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

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

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

જોકે, વૈજ્ઞાનિકોની નવી ચિપ હવે તેમને અનુરૂપ આવર્તન, તરંગલંબાઇ, કંપનવિસ્તાર અને તબક્કા સાથે ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગો ઉત્પન્ન કરવા સક્ષમ બનાવે છે. આવા ચોક્કસ નિયંત્રણથી ટેરાહર્ટ્ઝ રેડિયેશનનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક અને ઓપ્ટિકલ બંને ક્ષેત્રોમાં આગામી પેઢીના કાર્યક્રમો માટે થઈ શકે છે.

EPFL, ETH ઝુરિચ અને હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટી વચ્ચે હાથ ધરાયેલ આ કાર્ય, માં પ્રકાશિત થયું છેનેચર કોમ્યુનિકેશન્સ.

EPFL ની સ્કૂલ ઓફ એન્જિનિયરિંગ ખાતે લેબોરેટરી ઓફ હાઇબ્રિડ ફોટોનિક્સ (HYLAB) માં સંશોધનનું નેતૃત્વ કરનાર ક્રિસ્ટીના બેનિયા-ચેલ્મસે સમજાવ્યું કે જ્યારે ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગો પહેલાં લેબ સેટિંગમાં ઉત્પન્ન થયા છે, ત્યારે અગાઉના અભિગમો મુખ્યત્વે યોગ્ય ફ્રીક્વન્સીઝ ઉત્પન્ન કરવા માટે બલ્ક સ્ફટિકો પર આધાર રાખતા હતા. તેના બદલે, હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટીના સહયોગીઓ દ્વારા લિથિયમ નિયોબેટમાંથી બનાવેલ અને નેનોમીટર સ્કેલ પર બારીકાઈથી કોતરવામાં આવેલ ફોટોનિક સર્કિટનો તેમની લેબનો ઉપયોગ વધુ સુવ્યવસ્થિત અભિગમ બનાવે છે. સિલિકોન સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ ઉપકરણને ઇલેક્ટ્રોનિક અને ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સમાં એકીકરણ માટે પણ યોગ્ય બનાવે છે.

"ખૂબ જ ઊંચી આવર્તન પર તરંગો ઉત્પન્ન કરવા અત્યંત પડકારજનક છે, અને ખૂબ જ ઓછી તકનીકો છે જે તેમને અનન્ય પેટર્ન સાથે ઉત્પન્ન કરી શકે છે," તેણીએ સમજાવ્યું. "હવે આપણે ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગોના ચોક્કસ ટેમ્પોરલ આકારને એન્જિનિયર કરી શકીએ છીએ - મૂળભૂત રીતે કહીએ તો, 'મને એક તરંગ સ્વરૂપ જોઈએ છે જે આના જેવું દેખાય છે.'"

આ હાંસલ કરવા માટે, બેનિયા-ચેલ્મસની લેબએ ચિપની ચેનલોની ગોઠવણી, જેને વેવગાઇડ્સ કહેવાય છે, એવી રીતે ડિઝાઇન કરી કે માઇક્રોસ્કોપિક એન્ટેનાનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાંથી પ્રકાશ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગોને પ્રસારિત કરવા માટે થઈ શકે.

"આપણું ઉપકરણ પહેલાથી જ પ્રમાણભૂત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલનો ઉપયોગ કરે છે તે ખરેખર એક ફાયદો છે, કારણ કે તેનો અર્થ એ છે કે આ નવી ચિપ્સનો ઉપયોગ પરંપરાગત લેસરો સાથે કરી શકાય છે, જે ખૂબ સારી રીતે કાર્ય કરે છે અને ખૂબ સારી રીતે સમજી શકાય છે. તેનો અર્થ એ છે કે અમારું ઉપકરણ ટેલિકોમ્યુનિકેશન-સુસંગત છે," બેનિયા-ચેલ્મસે ભાર મૂક્યો. તેણીએ ઉમેર્યું કે ટેરાહર્ટ્ઝ રેન્જમાં સિગ્નલ મોકલતા અને પ્રાપ્ત કરતા લઘુચિત્ર ઉપકરણો છઠ્ઠી પેઢીના મોબાઇલ સિસ્ટમ્સ (6G) માં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવી શકે છે.

ઓપ્ટિક્સની દુનિયામાં, બેનિયા-ચેલ્મસ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને ઇમેજિંગમાં લઘુચિત્ર લિથિયમ નિયોબેટ ચિપ્સ માટે ખાસ સંભાવના જુએ છે. બિન-આયનાઇઝિંગ હોવા ઉપરાંત, ટેરાહર્ટ્ઝ તરંગો અન્ય ઘણા પ્રકારના તરંગો (જેમ કે એક્સ-રે) કરતાં ઘણી ઓછી ઉર્જા ધરાવે છે જેનો ઉપયોગ હાલમાં સામગ્રીની રચના વિશે માહિતી પૂરી પાડવા માટે થાય છે - પછી ભલે તે હાડકું હોય કે તેલ ચિત્ર. તેથી, લિથિયમ નિયોબેટ ચિપ જેવું કોમ્પેક્ટ, બિન-વિનાશક ઉપકરણ વર્તમાન સ્પેક્ટ્રોગ્રાફિક તકનીકોનો ઓછો આક્રમક વિકલ્પ પૂરો પાડી શકે છે.

"તમે એવી સામગ્રી દ્વારા ટેરાહર્ટ્ઝ રેડિયેશન મોકલવાની કલ્પના કરી શકો છો જેમાં તમને રસ હોય અને તેના પરમાણુ બંધારણના આધારે સામગ્રીના પ્રતિભાવને માપવા માટે તેનું વિશ્લેષણ કરી શકો છો. આ બધું મેચ હેડ કરતા નાના ઉપકરણથી," તેણીએ કહ્યું.

આગળ, બેનિયા-ચેલ્મસ ચિપના વેવગાઇડ્સ અને એન્ટેનાના ગુણધર્મોને વધુ કંપનવિસ્તાર અને વધુ બારીકાઈથી ટ્યુન કરેલા ફ્રીક્વન્સીઝ અને સડો દર સાથે વેવફોર્મ્સને એન્જિનિયર કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની યોજના ધરાવે છે. તેણી તેની લેબમાં વિકસિત ટેરાહર્ટ્ઝ ટેકનોલોજીને ક્વોન્ટમ એપ્લિકેશનો માટે ઉપયોગી થવાની સંભાવના પણ જુએ છે.

"ઘણા મૂળભૂત પ્રશ્નોનો ઉકેલ લાવવાનો છે; ઉદાહરણ તરીકે, અમને રસ છે કે શું આપણે આવી ચિપ્સનો ઉપયોગ નવા પ્રકારના ક્વોન્ટમ રેડિયેશન ઉત્પન્ન કરવા માટે કરી શકીએ છીએ જે અત્યંત ટૂંકા સમયના સ્કેલ પર ચાલાકી કરી શકાય છે. ક્વોન્ટમ વિજ્ઞાનમાં આવા તરંગોનો ઉપયોગ ક્વોન્ટમ પદાર્થોને નિયંત્રિત કરવા માટે થઈ શકે છે," તેણીએ નિષ્કર્ષ કાઢ્યો.