Las láminas de aluminio cortadas con láser podrían sustituir a los costosos polarizadores de terahercios

Los investigadores del Centro ARC para Sistemas Metaópticos Transformativos (TMOS) han desarrollado un método para producir polarizadores de rejilla de alambre de terahercios utilizando materiales simples y un láser estándar, reemplazando potencialmente métodos de fabricación costosos y complejos. El avance se produce después de que los científicos buscaran una alternativa más asequible a los polarizadores tradicionales, que son cruciales para manipular las ondas de terahercios utilizadas en imágenes no invasivas y tecnologías de comunicación avanzadas. El descubrimiento surgió de un desafío al que se enfrentaron el profesor Ilya Shadrivov y su equipo mientras realizaban experimentos en el rango de frecuencia de terahercios.

El equipo se encontró con altos costos asociados con los polarizadores de rejilla de alambre disponibles en el mercado, que generalmente se producen utilizando técnicas intensivas en mano de obra y recursos. Para abordar esto, el equipo exploró si podrían fabricar tales dispositivos ellos mismos utilizando materiales accesibles. Su solución involucró el uso de una hoja común de papel de aluminio de cocina y un láser de nanosegundos capaz de entregar pulsos controlados con precisión. Al dirigir estos pulsos sobre la lámina, tallaron con éxito una delicada rejilla de metal en menos de 15 segundos.

Este proceso eliminó la necesidad de salas limpias especializadas, instalaciones de fabricación o las técnicas obsoletas de enrollado de alambre tradicionalmente utilizadas en la fabricación. El concepto se originó durante una competencia de innovación interna de TMOS llamada "Shark Tank", donde se alentó a los investigadores a proponer proyectos comercialmente viables. La idea para el polarizador fue inicialmente presentada por el estudiante de doctorado Oleg Kameshkov, quien más tarde dirigió el diseño del dispositivo. La fabricación fue manejada por el Dr. Vladlen Shvedov, también parte de TMOS en la Universidad Nacional Australiana.

Según Kameshkov, el experimento inicial utilizó una lámina de cocina básica, demostrando que la técnica podía funcionar con una inversión mínima antes de pasar a materiales de grado más industrial como el tungsteno. El éxito del método dependía de dominar el control preciso de los parámetros del láser.

Este logro marcó una desviación significativa de los métodos convencionales, que se basan en costosos procesos de litografía o en el enrollamiento manual de alambres a microescala que consume mucho tiempo. El nuevo enfoque ofrece varias ventajas sobre las técnicas existentes. La fabricación tradicional a menudo requiere acceso a salas limpias costosas y equipos especializados, lo que lo hace poco práctico para una adopción generalizada. En contraste, el método de corte láser es escalable y eficiente, lo que permite la producción de dispositivos a gran escala en uno o dos minutos.

Kameshkov comparó el proceso con la fabricación de las primeras bombillas incandescentes, donde los filamentos finos de tungsteno se enrollaban manualmente, una práctica que todavía se utiliza en la producción moderna de polarizadores. Ambos métodos consumen tiempo y son costosos, mientras que la nueva técnica proporciona una alternativa más simple y económica. Las aplicaciones potenciales de esta innovación se extienden más allá de los entornos de laboratorio. Los polarizadores de terahercios juegan un papel vital en campos como la espectroscopia, la ciencia de los materiales y la imagen médica, donde ayudan a analizar sustancias y estructuras sin radiación dañina.

A medida que crece la demanda de tecnologías basadas en terahertz, particularmente en áreas como las comunicaciones 6G y las pruebas no destructivas, la capacidad de fabricar polarizadores a un costo asequible podría acelerar la investigación y el despliegue.