气凝胶可能成为未来太赫兹技术的关键

高频太赫兹波在下一代医学成像和通信等许多应用中具有巨大的潜力。瑞典林雪平大学的研究人员在《先进科学》杂志上发表的一项研究中表明，太赫兹光通过纤维素和导电聚合物制成的气凝胶的传输是可以调节的。这是开启太赫兹波更多应用的重要一步。

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。它的频率非常高。正因为如此，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应用潜力。

气凝胶可以通过简单的化学改性获得高疏水性。

在医学成像中，它也可以成为X射线检查的一个有趣的替代品，因为该波可以穿过大多数非导电材料，而不会损伤任何组织。

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节太赫兹波传输的材料。

气凝胶使用水溶液制造，不需要复杂的制造程序，因此有望以低成本进行大规模可持续生产

林雪平大学的研究人员现在开发了一种材料，这种材料可以通过氧化还原反应开启和关闭太赫兹信号的吸收。这种材料是一种气凝胶，是世界上最轻的固体材料之一。

林雪平大学有机电子实验室博士后Shangzhi Chen说：“这就像太赫兹光的可调节滤波器。在一种状态下，电磁信号不会被吸收，而在另一种状态中，它可以被吸收。这种特性对来自太空的长程信号或雷达信号很有用。”

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

与用于制造可调谐材料的其他材料相比，导电聚合物具有许多优点。除其他外，它们具有生物相容性、耐久性和良好的调谐能力。可调谐性来自于改变材料中电荷密度的能力。与其他类似材料相比，纤维素的巨大优势在于生产成本相对较低，并且它是一种可再生材料，是可持续应用的关键。

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

相关链接：https://phys.org/news/2023-12-aerogel-key-future-terahertz-technologies.html

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202305898