Hohe Datenübertragungsrate
Der zugrundeliegende ultraschnelle thermodynamische Mechanismus könnte Auswirkungen auf Terahertz-Telekom-Verbindungen sowie auf jede Technologie haben, die eine ultraschnelle Frequenzumwandlung von Signalen erfordert. Denn die Fähigkeit, Signale von einem Frequenzbereich in einen anderen umzuwandeln, ist der Schlüssel zu verschiedenen Technologien, insbesondere in der Telekommunikation.
Um deutlich höhere Datenübertragungsraten zu ermöglichen, müssen künftige drahtlose 6G-Kommunikationssysteme die Trägerfrequenz über 100 Gigahertz hinaus bis in den Terahertz-Bereich erweitern. Terahertz-Wellen sind ein Teil des elektromagnetischen Spektrums, der zwischen Mikrowellen und Infrarotlicht liegt. Sie können jedoch nur über begrenzte Entfernungen für die drahtlose Datenübertragung genutzt werden.
Hochkonvertierung erfolgreich
Was bisher fehlte, war ein Material, das Photonenenergien um einen Faktor von etwa 1.000 vom Terahertz- in den sichtbaren Bereich hochkonvertieren kann. Das Team hat erst kürzlich die starke nichtlineare Reaktion von sogenannten Dirac-Quantenmaterialien, zum Beispiel Graphen und topologischen Isolatoren, auf Terahertz-Lichtpulse entdeckt.
"Wir führen die Lichtfrequenzumwandlung in Graphen auf einen Terahertz-induzierten thermischen Strahlungsmechanismus zurück, das heißt, die Ladungsträger absorbieren elektromagnetische Energie aus dem einfallenden Terahertz-Feld. Die absorbierte Energie verteilt sich schnell im Material, was zu einer Erwärmung der Ladungsträger führt. Dies führt schließlich zur Emission von Photonen im sichtbaren Spektrum", erklärt ICN2-Forscher Klaas-Jan Tielrooij. (pte)