Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова спроектировали устройство на основе сверхпроводников, которое можно использовать для получения терагерцовых электромагнитных волн. Этот тип излучения расположен между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами и может применяться в медицине, системах связи и обеспечении безопасности. Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Transaction on Applied Superconductivity.

Электромагнитное излучение с частотой от 0,3 до 3 терагерц (1012 герц) получило название терагерцового, в астрономии его называют субмиллиметровым, так как соответствующая длина волны находится в диапазоне от 1 до 0,3 миллиметров. Исследователи из многих областей науки и техники интересуются им из-за его свойств: энергия терагерцового фотона меньше, чем типичная ширина запрещенной зоны большинства неметаллических веществ, из-за чего они являются для него прозрачными. Это позволяет использовать такое излучение в качестве сканирующего в системах безопасности и в медицине, к тому же оно, в отличие от рентгеновского, не является ионизирующим, то есть не повреждает ткани и ДНК. Применение волн терагерцового диапазона ограничено из-за отсутствия разработанных источников такого излучения и устройств для работы с ним.

Авторы новой статьи рассматривали устройство, состоящее из джозефсоновского перехода и резонатора в виде колебательного контура. Джозефсоновский переход представляет собой соединение двух сверхпроводников, разделенных небольшим слоем диэлектрика. В такой системе наблюдается эффект протекания тока сквозь непроводящий участок, за открытие которого Брайан Джозефсон получил Нобелевскую премию по физике. Благодаря использованию этого элемента удается достичь сильного резонанса при облучении внешним микроволновым сигналом. В результате в контуре возникают усиленные колебания, которые можно использовать для генерации когерентного терагерцового излучения большой мощности.

«Исследования по обнаруженному терагерцовому излучению из стека внутренних джозефсоновских переходов в высокотемпературных сверхпроводниках представляют большой интерес, — рассказал научный сотрудник физического факультета МГУ Николай Колотинский. — В настоящее время задача получения достаточно мощного когерентного терагерцового излучения является весьма актуальной и имеет широкие перспективы для различных приложений, в том числе, для разработки новых устройств в области информационно-телекоммуникационных систем».