El nuevo sintonizador podría encontrar aplicaciones en los escáneres de seguridad porque esta radiación puede penetrar la ropa

Científicos en los EE.UU. han creado una nueva fuente sintonizable de radiación en la frecuencia de terahercios que ofrece 10.000 veces la energía de los dispositivos anteriores. A diferencia de la mayoría de los otros sistemas de generación de la radiación de terahercios, el nuevo sintonizador se construye utilizando las mismas tecnologías que se utilizan en los circuitos integrados CMOS comerciales. Los investigadores esperan que su nueva idea podría permitir que la radiación de terahercios sea utilizada más ampliamente fuera del laboratorio, en aplicaciones tales como el escaneo de seguridad y las telecomunicaciones.

Debido a que puede penetrar varios milímetros de tejido, pero no es ionizante, la radiación de terahercios podría tener potencial como una alternativa segura y no-ionizante a los rayos X médicos. También podría ser utilizado en los controles de seguridad, ya que puede pasar a través de la ropa y porque en el rango de los terahercios muchos materiales ilícitos, tales como los explosivos y las drogas tienen huellas espectrales que las distinguen. Además, los investigadores han demostrado que podría utilizarse para una tecnología inalámbrica para internet de mucho mayor ancho de banda que el presente sistema, basado en ondas de radio.

Pero ha resultado muy difícil crear fuentes prácticas de terahercios que sean sintonizables y de bajo costo, y que puedan ser integradas con facilidad en los dispositivos electrónicos estándar. Los actuales dispositivos ajustables en la frecuencia de terahercios son costosos e implican equipamientos de laboratorio tales como equipos de láser de electrones libres, láseres de cascada cuántica o apilamientos de uniones Josephson. No ha resultado factible la generación de radiación de terahercios utilizando circuitos electrónicos convencionales de estado sólido —que es la misma manera en que se generan las ondas de radio— porque el transistor no puede sostener una corriente que oscile a frecuencias de terahercios en un circuito eléctrico. Es posible producir una salida eléctrica oscilante por encima del límite de frecuencia de un circuito mediante el uso de un multiplicador de frecuencia, pero las tecnologías actuales limitan drásticamente la potencia de salida en las frecuencias de terahercios. Como resultado, no había sido posible producir una fuente de terahercios de estado sólido con una salida de ni siquiera un microvatio, que ya de por sí es demasiado bajo para ser útil.

Ahora, Ehsan Afshari y sus colegas de la Universidad Cornell en Ithaca, Nueva York, han diseñado un nuevo tipo de multiplicador ajustable de frecuencia que se basa en una metodología de ajuste fundamentalmente diferente a la de los dispositivos anteriores. Por otra parte, han construido una fuente de terahercios basada en tecnología CMOS, con una potencia de salida 10.000 veces mayor que sus predecesoras. La teoría en que se basa el dispositivo se respalda en la auto-sincronización de osciladores acoplados, que permite que el circuito produzca una frecuencia de salida a una serie de armónicos de la frecuencia fundamental de un circuito.

Mientras que otros investigadores de la generación de frecuencias en terahercios están impresionados por la original idea aplicada en el nuevo dispositivo, algunos señalan que no es probable que que una fuente de terahercios de milivatios de salida sea lo suficientemente potente para las aplicaciones prácticas. «La idea que se presenta es nueva y podría allanar el camino para la aplicación comercial. En la actualidad, sin embargo, el margen de sintonía y la potencia de salida no son revolucionarios», dijo Martin Dressel, de la Universidad de Stuttgart en Alemania.

Marcos Rodwell, de la Universidad de California en Santa Bárbara, está de acuerdo en que el dispositivo es más interesante en la teoría que en la práctica. «El trabajo informa que es un poco menos de 1 mW a un poco por debajo de 300 GHz», dice. «Las emisoras que operen entre 100 y 1000 GHz, si se quiere que tengan un rango razonable o interesante de flujo de datos, tendrán que emitir mucho más que 1 W». El autor concluye que «Las técnicas reportados en este trabajo son intelectualmente atractivas. Los niveles de potencia que se producen y la eficiencia energética, no lo son.»

Sin embargo, Afshari dijo que deberían ser posibles algunas aplicaciones. «La radiación Terahertz tiene muchas aplicaciones en biosensores, toma de imágenes y espectroscopia, y para estas aplicaciones 1 mW es más que suficiente», explicó.

También dijo que futuras implementaciones del dispositivo que utilicen fosfuro de indio o de nitruro de galio en lugar del CMOS deberían entregar alrededor de 1 W. También cree que la energía de los dispositivos CMOS se podría amplificar lo suficiente. «Si bien esta potencia [1 mW] podría no ser suficiente para algunas aplicaciones en terahercios, el método puede ser utilizado para generar una energía mayor».

La investigación se publica en la revista Physical Review Letters.

Fuente: Physics World. Aportado por Eduardo J. Carletti

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