Nuevo dispositivo de haluro metálico 2D permite control preciso de emisión terahercio

Los investigadores han utilizado haluros metálicos híbridos bidimensionales en un dispositivo que permite el control direccional de la radiación terahercio generada por un esquema espintrónico. El dispositivo tiene una eficiencia de señal superior a los generadores terahercio convencionales, y es más delgado, ligero y menos costoso de producir.

Terahercio (THz) se refiere a la parte del espectro electromagnético (frecuencias entre 100 GHz y 10 THz) entre microondas y óptico. Las tecnologías THz han mostrado promesa para aplicaciones que van desde computación y comunicaciones más rápidas hasta equipos de detección sensibles. Sin embargo, crear dispositivos THz fiables ha sido un desafío debido a su tamaño, costo e ineficiencia en la conversión de energía.

"Idealmente, los dispositivos THz del futuro deberían ser ligeros, de bajo costo y robustos, pero eso ha sido difícil de lograr con los materiales actuales", afirma Dali Sun, profesor asistente de física en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "En este trabajo, descubrimos que un haluro metálico híbrido 2D comúnmente usado en celdas solares y diodos, junto con la espintrónica, puede cumplir varios de estos requisitos".

El haluro metálico híbrido 2D en cuestión es un semiconductor híbrido sintético popular y comercialmente disponible: yoduro de butilamonio y plomo. La espintrónica se refiere al control del espín de un electrón, en lugar de solo usar su carga, para crear energía.

Sun y colegas del Laboratorio Nacional Argonne, la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y la Universidad de Oakland crearon un dispositivo que colocaba en capas los haluros metálicos híbridos 2D con un metal ferromagnético, luego lo excitaron con un láser, creando una corriente de espín ultrarrápida que a su vez generaba radiación THz.

El equipo descubrió que no solo el dispositivo de haluro metálico híbrido 2D superaba a los emisores THz actuales, más grandes, pesados y costosos, sino que también las propiedades del haluro metálico híbrido 2D les permitían controlar la dirección de la transmisión THz.

"Los transmisores terahercio tradicionales se basaban en fotocorriente ultrarrápida", dice Sun. "Pero las emisiones generadas por espintrónica producen un ancho de banda más amplio de frecuencias THz, y la dirección de la emisión THz puede controlarse modificando la velocidad del pulso láser y la dirección del campo magnético, lo que a su vez afecta la interacción de magnones, fotones y espines, permitiéndonos control direccional".

Sun cree que este trabajo podría ser un primer paso para explorar materiales de haluro metálico híbrido 2D en general como potencialmente útiles en otras aplicaciones espintrónicas.

"El dispositivo basado en haluro metálico híbrido 2D usado aquí es más pequeño y económico de producir, es robusto y funciona bien a temperaturas más altas", afirma Sun. "Esto sugiere que los materiales de haluro metálico híbrido 2D pueden resultar superiores a los materiales semiconductores convencionales actuales para aplicaciones THz, que requieren enfoques de deposición sofisticados más susceptibles a defectos".