新型石墨烯基柔性太赫兹探测器问世！
导读
最近，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发出首个具有机械柔性的石墨烯基太赫兹探测器。这项研究为柔性太赫兹电子设备的发展铺平了道路，未来将应用于物联网、车联网、医疗、通信等多个领域。
背景
太赫兹辐射是指频率范围在 100GHz 到 10THz 之间，介于微波和红外线之间的电磁波。
（图片来源：维基百科）
更高带宽的无线通信系统以及安全应用的需求，导致产业界和科学界不断加强对于有关太赫兹频率的系统和组件的研究。
从无线通信系统的角度说，高清电视、大数据、物联网以及社交媒体不断发展，都要求无线通信网络数据率不断提升。然而，太赫兹技术就是促进网络数据率增长的一种有效方法，其数据率可高达100 Gbit/s。目前的无线数据通信系统，都在100 Mbit/s的平均速度下，使用1GHz 左右的微波频率。例如：GPS系统的工作频率为1.3 GHz，WiFi为2.4GHz 和5GHz，而微波是2.45 GHz。为了寻找空闲频率，尚未被开发的太赫兹领域引起了大家的浓厚兴趣。
从安全应用的角度来说，太赫兹辐射像X光和声波一样，可以穿透物体表面成像。此外，太赫兹的频率很高，导致其空间分辨率也很高；而其脉冲很又短（皮秒量级），所以也具有很高的时间分辨率。因为不同的化学物质，不同程度地吸收不同频率的太赫兹辐射，表现出独特的频率特征，所以太赫兹辐射，已广泛应用于安全检查。另外，太赫兹还可以区分墨水和白纸，而X光却做不到。
太赫兹技术的用途非常广泛，可应用于射电天文学、医学、通信、雷达、电子对抗、电磁武器、无损检测、军事等多个领域。
笔者之前介绍过一些太赫兹技术领域的创新成果案例，例如：
美国加州大学洛杉矶分校电气工程师领导的研究团队开发出一种人工复合材料（超颖材料），可控制高频电磁波，例如太赫兹和红外频段。
（图片来源：加州大学洛杉矶分校）
麻省理工学院的研究人员利用太赫兹技术，对于一本合上的书中的书页内容进行成像。让你无需翻书，就可以阅读书本内容。
（图片来源：Barmak Heshmat）
荷兰内梅亨大学FELIX研究所的研究人员展示出一种可以通过现有光纤网络，有效传输太赫兹频率信号波的技术。
莫斯科物理技术学院（MIPT）的科学家以及来自德国和荷兰的同事们，一起研究发现了一种显著提高计算机性能的途径。在论文中，他们阐述了使用一种称为“T波”或者“太赫兹射线”作为复位计算机存储单元的方法，比磁感应开关的速度快几千倍。
（图片来源:：莫斯科物理技术学院）
欧洲石墨烯旗舰项目的研究人员使用由液相剥离法、转移涂层沉积、喷墨印刷技术制造出一种使用石墨烯的太赫兹可饱和吸收器。
（图片来源：石墨烯旗舰项目）
创新
对于太赫兹技术的轻量和廉价的应用来说，一直存在着一个挑战。然而，聚合物技术促进了柔性电子设备的开发，且使得柔性基底上的高频单元生产变得有可能。
最近，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员 Xinxin Yang、Andrei Vorobiev、Andrey
Generalov、Michael A. Andersson、Jan Stake 开发出首个具有机械柔性的石墨烯基太赫兹探测器，这项研究为柔性太赫兹电子设备铺平了道路，且有助于将太赫兹技术拓展用于无线传感器网络和可穿戴技术。研究成果发表于科学杂志《应用物理快报》（ Applied Physics
Letters）。
技术
该探测器具有独一无二的特征。在室温条件下，它可以检测的频率范围是330 GHz 到 500 GHz。它是半透明且具有柔性的，将带来一系列应用。
（图片来源：石墨烯旗舰项目）
（图片来源：石墨烯旗舰项目）
价值
这项技术可用于太赫兹领域的成像（太赫兹摄像头），也可以用于分辨不同的物质（传感器），还可以惠及卫生保健，使用太赫兹波检查癌症。其他的领域还包括车辆使用的图像传感器或者无线通信系统。
（图片来源：石墨烯旗舰项目）
（图片来源：石墨烯旗舰项目）
（图片来源：石墨烯旗舰项目）
（图片来源：石墨烯旗舰项目）
石墨烯独特的电子特性，结合其天生的柔性，使之成为可集成到塑料和织物中的一种非常有前途的材料，以及未来互联世界的重要构建模块。石墨烯电子设备未来将带来新的物联网应用。
（图片来源：石墨烯旗舰项目）
这种探测器显示出了石墨烯具体的应用可能性，石墨烯材料的导电性非常好。这种特性使得石墨烯在成为快速电子设备的构建模块方面非常具有吸引力。因此，查尔姆斯理工大学研究人员的工作成为石墨烯在太赫兹领域应用的重要一步，以及高性能和廉价的柔性太赫兹技术方面的重要突破。
参考资料
【1】http://www.mynewsdesk.com/uk/chalmers/pressreleases/graphene-enables-high-speed-electronics-on-flexible-materials-2241525?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=Subscription&utm_content=pressrelease
【2】Xinxin Yang, Andrei Vorobiev, Andrey Generalov, Michael A. Andersson, Jan Stake. A flexible graphene terahertz detector. Applied Physics Letters, 2017; 111 (2): 021102 DOI: 10.1063/1.4993434
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