未来太赫兹技术的意想不到的关键：气凝胶

气凝胶使用水溶液制造，不需要复杂的制造程序，因此以低成本实现大规模可持续生产。

瑞典林雪平大学的研究人员在太赫兹波技术领域取得了重大进展，正如发表在《先进科学》杂志上的一项研究所报道的那样。他们已经证明，当通过由纤维素和导电聚合物组成的气凝胶时，太赫兹光的透射率可以调整。这一发展为增强先进医学成像和通信等领域的应用带来了巨大的希望，凸显了高频太赫兹波的广泛潜力。

太赫兹范围涵盖了电磁波谱上介于微波和红外光之间的波长。它具有非常高的频率。因此，许多研究人员认为太赫兹范围在太空探索、安全技术和通信系统等方面具有巨大的潜力。在医学成像中，它也可以成为 X 射线检查的有趣替代品，因为波可以穿过大多数非导电材料而不会损坏任何组织。

气凝胶可以通过简单的化学改性获得高疏水性。图片来源：Thor Balkhed

然而，在太赫兹信号被广泛使用之前，有几个技术障碍需要克服。例如，很难以有效的方式产生太赫兹辐射，并且需要能够接收和调整太赫兹波传输的材料。

太赫兹波调制的突破

林雪平大学的研究人员现在已经开发出一种材料，其对太赫兹信号的吸收可以通过氧化还原反应打开和关闭。该材料是气凝胶，是世界上最轻的固体材料之一。

“这就像一个可调节的太赫兹光滤光片。在一种状态下，电磁信号不会被吸收，而在另一种状态下，它可以。这种特性对于来自太空的远程信号或雷达信号很有用，“林雪平大学有机电子实验室的博士后陈尚志说。

林雪平的研究人员使用导电聚合物PEDOT：PSS和纤维素来制造气凝胶。他们还在设计气凝胶时考虑了户外应用。它既防水（疏水），又可以通过阳光加热自然解冻。

与用于制造可调材料的其他材料相比，导电聚合物具有许多优势。除其他外，它们具有生物相容性、耐用性，并且具有很强的调整能力。可调性来自改变材料中电荷密度的能力。与其他类似材料相比，纤维素的最大优点是生产成本相对较低，并且它是一种可再生材料，是可持续应用的关键。

“太赫兹波在宽频率范围内的传输可以调节在13%到91%左右，这是一个非常大的调制范围，”LOE博士后Chaoyang Kuang说。