微小“聚光”粒子可提升太赫兹技术

拉夫堡大学新兴光子学研究中心科学家发现了一种利用比沙粒小数千倍的粒子来增强太赫兹技术的方法。该研究显示一层稀疏的纳米颗粒就能让产生太赫兹辐射的材料效率更高。太赫兹辐射在电磁波谱中位于微波和红外之间，具有一系列潜在用途。它可以“看穿”衣物或塑料等材料，并检测化学指纹，可应用于安全扫描、医学成像、材料测试和无线通信等领域。相关研究成果发表在《科学报告》上。

但现有设备受限于太赫兹波的产生效率。在这项研究中，研究人员在一种自旋电子材料上添加了一层二氧化硅-金纳米颗粒，这种材料利用电子自旋来产生太赫兹辐射。尽管颗粒仅覆盖了约6%的表面，但在实验中却将太赫兹输出最高提升到了原来的1.6倍。

硅金纳米粒子作为“光聚光器”，将能量集中到微小热点以增强太赫兹发射。该效应通过超快激光脉冲进行了研究。

研究团队首先利用计算机模拟来理解纳米颗粒与光的相互作用，然后在实验室中组装了这种材料，并使用超快激光脉冲来测量产生了多少太赫兹辐射。拉夫堡大学新兴光子学研究中心研究员Vittorio Cecconi博士表示：“一个有趣且有些出乎意料的发现是，这种效应非常敏感：即使极少量的粒子也能带来性能上的差异。”

“这些纳米颗粒就像‘聚光器’，将入射的激光能量聚焦到极小的区域，从而使设备工作得更高效。”研究人员表示，这种方法为改进太赫兹技术提供了一条相对简单且可扩展的途径，有望带来更好的扫描仪、更精准的测试工具和更快的无线系统。

Cecconi博士说：“纳米尺度上的微小变化——小到无法看见——却可能对技术产生巨大影响。这项工作表明，通过精心设计这些微小结构，科学家可以创造出更强大、更高效、应用更广泛的新型设备。”

研究团队现在计划探索排列和设计纳米颗粒的新方法，并改进底层材料，以进一步提升性能。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41598-026-42758-8