About / Advertise
En grafendetektor för framtida rymdteleskop är vad chalmersforskare är på spåret. Den påstås bland annat kunna öppna dörren till 3D-avbildning av universum. Resultaten publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Nature Astronomy.
– Den här grafenbaserade tekniken har en enorm potential för framtida rymduppdrag som syftar till att exempelvis avslöja hur vatten, kol, syre och själva livet kom till jorden. En lätt, krafteffektiv 3D-bildsensor som är kvantbegränsad vid terahertzfrekvenser är avgörande för sådana ambitiösa uppgifter.
Så beskriver astronomen Elvire De Beck – som själv inte deltagit i forskningen – framsteget med att nyttja grafen inom heterodyndetektion på terahertznivå.
Heterodyndetektionen i chalmersforskarnas experimentella demonstration blandar två signaler med hjälp av grafen. Den är en terahertzvåg med hög intensitet på en känd frekvens genererad av en lokal oscillator. Den andra är en svag terahertzsignal som härmar vågorna från rymden.
Grafenet blandar signalerna och skapar en mellanfrekvens som kan analyseras med lågbrusig standard-gigahertz-elektronik. Ju högre mellanfrekvens, desto högre bandbredd får detektorn.
– Grafen är kanske det enda kända material som förblir en utmärkt ledare av el/värme även om det faktiskt inte har några elektroner. Vi har uppnått ett nästintill nollelektronscenario med grafen, en så kallad Dirac-punkt, genom att montera elektronmottagande molekyler på dess yta, säger Samuel Lara-Avila och fortsätter:
– Våra resultat visar att grafen är ett utomordentligt bra material för heterodyndetektion vid dopning till Dirac-punkten.
Samuel Lara-Avila är forskarassistent på avdelningen för kvantkomponentfysik, och forskningsartikelns huvudförfattare.
Enligt forskarnas teoretiska modell har terahertzdetektorn potential att nå en bandbredd på över 20 GHz. Det är betydligt bättre än de 5 GHz som supraledande enheter kan klara idag.
Ytterligare en fördel är den mycket låga effekt som den lokala oscillatorn behöver för att uppnå en pålitlig detektion av svaga terahertzsignaler. Därmed ser forskarna att dörren till 3D-avbildning av universum öppnas.
Här hittar du artikeln i Nature Astronomy (länk) och här kan du se en experimentell demonstration på youtube (länk).
