Novo Dispositivo de Haleto Metálico 2D Permite Controle Preciso de Emissão Terahertz

Pesquisadores utilizaram haletos metálicos híbridos bidimensionais em um dispositivo que permite controle direcional da radiação terahertz gerada por um esquema spintrônico. O dispositivo tem melhor eficiência de sinal que geradores terahertz convencionais, sendo mais fino, leve e menos caro para produzir.

O Desafio da Tecnologia Terahertz

Terahertz (THz) refere-se à parte do espectro eletromagnético (frequências entre 100 GHz e 10 THz) entre micro-ondas e óptico. Tecnologias THz têm mostrado promessa para aplicações que vão desde computação e comunicações mais rápidas até equipamentos de detecção sensíveis. No entanto, criar dispositivos THz confiáveis tem sido desafiador devido ao seu tamanho, custo e ineficiência na conversão de energia.

"Idealmente, dispositivos THz do futuro devem ser leves, de baixo custo e robustos, mas isso tem sido difícil de alcançar com materiais atuais", disse Dali Sun, professor assistente de física na Universidade Estadual da Carolina do Norte. "Neste trabalho, descobrimos que um haleto metálico híbrido 2D comumente usado em células solares e diodos, em conjunto com spintrônica, pode atender a vários desses requisitos."

Materiais e Método

O haleto metálico híbrido 2D em questão é um semicondutor híbrido sintético popular e comercialmente disponível: iodeto de butil-amônio e chumbo. Spintrônica refere-se ao controle do spin de um elétron, em vez de apenas usar sua carga, para criar energia.

Sun e colegas dos Laboratórios Nacionais de Argonne, Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill e Universidade de Oakland criaram um dispositivo que colocou em camadas os haletos metálicos híbridos 2D com um metal ferromagnético, então o excitou com um laser, criando uma corrente de spin ultrarrápida que, por sua vez, gerou radiação THz.

Desempenho Superior e Controle Direcional

A equipe descobriu que não apenas o dispositivo de haleto metálico híbrido 2D superou os emissores THz maiores, mais pesados e mais caros atualmente em uso, mas também descobriram que as propriedades do haleto metálico híbrido 2D permitiram controlar a direção da transmissão THz.

"Transmissores terahertz tradicionais baseavam-se em fotocorrente ultrarrápida", disse Sun. "Mas emissões geradas por spintrônica produzem uma largura de banda mais ampla de frequências THz, e a direção da emissão THz pode ser controlada modificando a velocidade do pulso do laser e a direção do campo magnético, que por sua vez afeta a interação de magnons, fótons e spins, permitindo controle direcional."

Perspectivas Futuras

Sun acredita que este trabalho pode ser um primeiro passo na exploração de materiais de haleto metálico híbrido 2D geralmente como potencialmente úteis em outras aplicações spintrônicas.

"O dispositivo baseado em haleto metálico híbrido 2D usado aqui é menor e mais econômico para produzir, é robusto e funciona bem em temperaturas mais altas", disse Sun. "Isso sugere que materiais de haleto metálico híbrido 2D podem provar ser superiores aos materiais semicondutores convencionais atuais para aplicações THz, que exigem abordagens de deposição sofisticadas mais suscetíveis a defeitos."