Paso clave hacia una revolución en el uso de la banda del terahercio

Unos ingenieros han desarrollado un revolucionario modulador en la banda del terahercio que podría acabar llevando a sistemas más avanzados de captación de imágenes para diagnóstico médico y para vigilancia en el campo de la seguridad.

Los moduladores manipulan la intensidad de las ondas electromagnéticas. Por ejemplo, los moduladores en los teléfonos móviles o celulares convierten las ondas de radio en señales digitales que los aparatos pueden entender y usar. En los sistemas de imágenes y comunicaciones que trabajan en la banda del terahercio, modifican la intensidad de las ondas en dicha banda.

Las tecnologías de hoy en día aprovechan muchas secciones del espectro electromagnético, especialmente las ondas de luz y las ondas de radio, pero raramente operan en la banda del terahercio, que se halla entre el infrarrojo y las microondas, dentro del mencionado espectro.

El equipo de la ingeniera Mona Jarrahi, de la Escuela Henry Samueli de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, dependiente de la Universidad de California en la ciudad estadounidense de Los Ángeles (UCLA), ha desarrollado un modulador en la banda del terahercio que opera a lo largo de una amplia porción de tal banda, con una muy alta eficiencia y claridad de señal. Algunas de las ventajas del dispositivo son la facilidad con la que podría ser incorporado en procesos de fabricación de circuitos integrados ya existentes, su capacidad para trabajar a temperatura ambiente, y el hecho de que no necesita una fuente de luz externa para operar.

Imagen de microscopio electrónico que muestra la metasuperficie para un modulador en la banda del terahercio desarrollada por el grupo liderado por Mona Jarrahi. (Foto: UCLA Engineering)

La banda del terahercio ha sido objeto de amplias investigaciones, en gran parte debido a su buen potencial para la toma de imágenes médicas y para tecnologías de detección química. Por ejemplo, las ondas en la banda del terahercio podrían usarse para examinar tejido humano en busca de signos de enfermedad sin los daños a las células u otros riesgos para la salud que suponen los rayos-X. También se pueden usar en inspecciones de seguridad para ver a través de telas, plásticos u otros materiales tras los cuales hubiera por ejemplo armas ocultas.

Para los moduladores ópticos actuales que emplean materiales existentes de forma natural, como el silicio o los cristales líquidos, manipular la intensidad de las ondas de luz ha demostrado ser muy ineficiente en las frecuencias del terahercio. Y los moduladores basados en materiales estructuralmente artificiales, los llamados metamateriales, han tenido hasta ahora un uso limitado porque sólo operan en una estrecha franja del rango del terahercio.

El nuevo modulador se basa en una metasuperficie artificial innovadora, un tipo de superficie con propiedades únicas que derivan de la geometría de las piezas individuales que la conforman y su disposición. La metasuperficie desarrollada por el equipo de Jarrahi está compuesta por una celosía de unidades microelectromecánicas que puede ser abierta y cerrada usando un voltaje eléctrico. Abrir o cerrar la metasuperficie codifica la onda de terahercio entrante en la correspondiente serie de ceros y unos, que son después transformados en imágenes.

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