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La struttura molecolare del grafene sembra particolarmente indicata per realizzare dispositivi non solo nel campo dei sistemi ottici ma anche in quello dei sistemi operanti a frequenze molto più alte dell’ordine dei terahertz.
Ė quanto hanno dimostrato i ricercatori del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) in Korea del Sud ed i loro colleghi dell’Università di Basilea, in Svizzera, che hanno sviluppato un nuovo fotorivelatore basato sul grafene in grado di operare con le microonde mentre gli attuali dispositivi di questo tipo sono in grado di rilevare lunghezze d’onda tra il vicino infrarosso (NIR) e l’ultravioletto (UV).
In un comunicato stampa, Jung Min-Kyung, ricercatore del DGIST sottolinea come “Per la prima volta al mondo sia stata realizzato un fotorivelatore a microonde basato sul grafene”.
Il dispositivo presenta una sensibilità 100.000 volte superiore rispetto a qualsiasi photodetector al grafene esistente.
Nella ricerca, descritta sulla rivista Nano Letters, il team internazionale di ricercatori ha studiato le capacità di assorbimento delle microonde da parte di un doppio strato di grafene disposto all’interno di una tradizionale giunzione p-n.
In tutti i precedenti studi non è stato possibile discernere l’energia delle microonde dal rumore ambiente, anche a causa dei residui di lavorazione presenti sulla superficie del grafene.
Per superare questo problema, i ricercatori hanno modificato la struttura realizzando una sorta di ponte che mantiene sospesa la giunzione p-n sopra il substrato. In questo modo si consente agli elettroni di muoversi senza urtare contro gli ostacoli creati dai residui di lavorazione del grafene.
Misurando la differenza di temperatura tra gli elettrodi della struttura è possibile determinare la presenza delle microonde. Fondamentalmente, le coppie elettrone-lacuna che sono prodotte nella giunzione p-n di grafene dalle microonde, producono un innalzamento della temperatura della giunzione stessa.
I ricercatori ritengono che questa nuova struttura possa essere utilizzata inizialmente nei display flessibili e nei dispositivi indossabili. Jung Min-Kyung ha aggiunto: “Svolgeremo ulteriori ricerche per migliorare le prestazioni dei dispositivi indossabili e dei display flessibili attraverso lo sviluppo di nuovi dispositivi come, ad esempio, una grande cellula fotoelettrica a microonde utilizzando un unico dispositivo basato sul grafene.”
