太赫兹范围的革命：紧凑型光的新材料！

太赫兹范围的革命：紧凑型光的新材料！

一个国际研究项目由 乔什·考德威尔 来自范德比尔特大学和 亚历山大·帕尔曼 弗里茨·哈伯研究所的研究人员在太赫兹技术方面取得了突破性进展。与合作 Lukas M. Eng教授 德累斯顿工业大学的研究人员演示了将太赫兹 (THz) 光压缩到纳米级尺寸。

研究结果于 2025 年 9 月 15 日发表在《自然材料》杂志上，展示了二硫族化物铪（HfX2，其中 X = S 或 Se）如何能够显着压缩太赫兹光。超过 50 微米的波长减少至 250 纳米以下，从而将能量损失降至最低。这种压缩相当于将海浪限制在茶杯中，说明了该技术的规模和效率。

在研究重点中

将太赫兹技术集成到紧凑型设备中的挑战源于太赫兹光的长波长。虽然传统材料一直难以有效压缩太赫兹范围内的光，但新型二硫族化铪层状材料提供了一种有前景的解决方案。该研究旨在研究纳米到原子水平上光与物质的相互作用，这对非线性光学具有深远的影响。

研究小组使用了德累斯顿工业大学和德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心合作开发的光学近场显微镜。主要目的之一是开发超紧凑的太赫兹谐振器和波导，通过集成到范德华异质结构中，可能会彻底改变二维材料的研究。

应用和技术发展

这项技术的潜在应用前景广阔，从红外发射器等光电设备的改进到用于物理安全和环境传感的太赫兹光学。特别是，近年来，选择合适的太赫兹系统变得更加重要，因为以前经常引用的“太赫兹间隙”已不复存在。

在工业应用中，太赫兹 TDS（时域光谱）和 FMCW 雷达（调频连续波）等系统至关重要。短脉冲激光器的使用可以实现精确的时间测量和光谱研究。相比之下，FMCW 雷达更小、更便宜，并且提供更高的测量速率，尽管其深度分辨率较低。

互相关光谱和光学 FMCW 等其他技术目前正在测试中，可能很快就会投入工业应用。最合适的方法的选择总是根据具体应用进行，这强调了太赫兹技术的灵活性。新的研究成果还可以实现高通量材料筛选，从而推动更高效的太赫兹技术的发展。