Populärvetenskaplig sammanfattning | Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse
Populärvetenskaplig sammanfattning
Ett nationellt laboratorium för mätning av terahertz frekvenser
De senaste åren har vi sett en mycket snabb
utveckling i användningen av terahertz (THz)frekvenser. Dagens lösningar är emellertid
skrymmande, har låg prestanda och är mycket
dyra – vilket under många år har begränsat
både vetenskapliga och tekniska framsteg.
Därför vill vi inrätta ett nationellt
mätlaboratorium för karaktärisering av
komponenter, material och system inom THzområdet. En sådan satsning innebär en unik
kraftsamling för Chalmers, Sverige och
världen.
Terahertzvågor (THz) återfinns i gränslandet
mellan elektronik och optik, närmare bestämt
mellan mikrovågor och infrarött i det
elektromagnetiska
spektrumet.
Inom
mikrovågsområdet finns välbekanta tillämpningar
som mobil telekommunikation, medan det inom
det infraröda området finns exempelvis
värmekameror. THz-området däremellan är
mycket mer svåråtkomligt för såväl elektroniska
som optiska komponenter. Samtidigt har THz
redan idag en given plats inom radioastronomi,
och klimatanalys.
De tekniker vi har tillgång till idag förfinas
ständigt och utnyttjas i områden där THzstrålningens unika egenskaper behövs, som vid
materialdiagnostik och i säkerhetskameror. Inom
flera vetenskapsområden ser vi också exempel på
instrument som använder modern THz-teknik.
ALMA, världens största radioteleskop, kan mäta
signaler ända upp till ett par THz, och
rymdteleskopet Herschel påvisade nyligen
förekomsten av vatten i Jupiters atmosfär genom
att visa på THz-strålning. Forskare från Chalmers
har varit drivande, såväl tekniskt som
vetenskapligt, i arbetet med dessa instrument.
Framstegen som sker i THz-området är helt
beroende av möjligheterna att mäta signalerna.
Men hur ska vi alstra och detektera strålning inom
ett våglängdsområde där dagens komponenter och
teknologi är såpass outvecklade?
En ny generation av kraftfulla THz-instrument
har eller håller nu på att introduceras på
marknaden. Detta erbjuder helt nya möjligheter
för avancerad THz-forskning. Den här typen av
utrustning är dock oerhört komplicerad och dyr.
Därför föreslår vi ett nationellt mätlaboratorium
för att tillgodose svenska forskares behov på ett
och samma ställe. Initiativet till ett sådant
nationellt THz- mätlaboratorium är det första i sitt
slag. Bakom förslaget står fyra grupper på tre
institutioner på Chalmers tekniska högskola;
sammanlagt över 100 forskare, varav hälften med
doktorsexamen. Professorer vid andra svenska
universitet ger också sitt stöd till förslaget. Ett
nationellt laboratorium för mätning inom
terahertzområdet kommer att öppna vägen för
vetenskapliga
genombrott
och
på
sikt
tillämpningar inom nya områden såsom
kommunikation,
sensorer,
medicin,
och
livsvetenskaper.
Inom laboratoriet kommer utrustning att
användas för att mäta översända och reflekterade
signaler för frekvenser upp till och över 1 THz.
Vid dessa extremt höga frekvenser måste det
finnas möjligheter att mäta direkt med prober på
provet, via så kallade vågledare, eller med
antenner. En viktig del är möjligheten att mäta
frekvenser även vid kalla temperaturer, där flera
intressanta fysikaliska fenomen kan kartläggas. Vi
avser att även mäta effekt, brus och andra centrala
parametrar för kartläggning av THz-teknologins
begränsningar och möjligheter. Vid laboratoriet
kommer forskare också att kunna karaktärisera
antennegenskaper vid THz-frekvenser. Slutligen
kommer det finnas möjlighet att göra spektroskopi
vid THz-frekvenser. Detta lär oss om THzsignalernas växelverkan med allt från material till
biologins grundläggande byggstenar över ett brett
frekvensområde.
Jan Grahn (620214-4090) | Appendix 2 | Populärvetenskaplig sammanfattning | 1/1
