Pesquisadores desenvolveram um modulador terahertz totalmente óptico e flexível baseado em nanofilmes de telúrio (Te) crescidos em substratos de tereftalato de polietileno (PET), alcançando alta eficiência de modulação, resposta de picossegundos, baixa perda de inserção e robusta tolerância à flexão. O trabalho, publicado em Light: Advanced Manufacturing, aborda um desafio crítico em dispositivos terahertz flexíveis: manter o desempenho sob deformação mecânica.
Dispositivos terahertz flexíveis são cada vez mais importantes para fotônica vestível, comunicação inteligente, imagem flexível e sistemas de detecção. Moduladores terahertz são componentes-chave para controlar sinais terahertz, mas dispositivos flexíveis práticos frequentemente sofrem com mudanças estruturais induzidas por flexão, perda de informação ou interrupção de sinal. Os novos filmes de Te/PET oferecem uma solução ao combinar as propriedades únicas do telúrio — como sua estrutura de cadeia helicoidal, boa resposta óptica, alta mobilidade de portadores e estabilidade ambiente — com a flexibilidade dos substratos de PET.
A equipe de pesquisa, liderada pela Professora Qingli Zhou da Universidade Normal da Capital e pelo Professor Chen Ge do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências, demonstrou que o modulador Te/PET alcança uma alta profundidade de modulação de 50% na escala de tempo de picossegundos e uma resposta ultrassensível sob excitação de bombeamento baixa. O dispositivo também exibe operação de banda larga e baixa perda de inserção, tornando-o um candidato promissor para dispositivos funcionais terahertz flexíveis.
Um aspecto-chave do estudo foi a investigação da estabilidade mecânica. A fotorresposta terahertz transitória permaneceu quase inalterada após ciclos repetidos de flexão e sob pequenos raios de curvatura, indicando excelente tolerância mecânica. Essa estabilidade é atribuída à robustez mecânica dos nanofilmes de Te e à flexibilidade do substrato de PET, que juntos mantêm a modulação terahertz confiável durante a deformação.
Para avaliar o potencial do dispositivo para aplicações inteligentes, os pesquisadores integraram a resposta de modulação terahertz medida em uma rede neural artificial (RNA) para reconhecimento de imagens. A precisão do reconhecimento permaneceu estável sob diferentes condições de flexão, demonstrando que a robustez mecânica do dispositivo Te/PET se traduz em processamento de informações confiável. Isso sugere que moduladores terahertz flexíveis podem servir como unidades funcionais de front-end para sistemas de detecção inteligente e optoeletrônicos neuromórficos.
Os cientistas destacaram a importância de seu trabalho: "Introduzimos filmes flexíveis de Te/PET como uma plataforma mecanicamente robusta para modulação terahertz totalmente óptica ultrarrápida. O dispositivo exibe resposta de banda larga, baixa perda de inserção, alta eficiência de modulação e fotorresposta em picossegundos, mantendo desempenho estável sob deformação por flexão." Eles acrescentaram: "A resposta terahertz estável sob diferentes estados mecânicos permite reconhecimento de imagens confiável baseado em redes neurais, sugerindo o potencial de dispositivos terahertz flexíveis baseados em Te para detecção inteligente e sistemas optoeletrônicos vestíveis."
O estudo foi apoiado por várias fontes de financiamento, incluindo o Programa Nacional de P&D Chave da China, o Programa de Bolsas de Pós-Doutorado do CPSF, a Fundação de Ciências Naturais de Pequim e a Associação de Promoção de Inovação Juvenil da CAS. A pesquisa foi publicada com DOI 10.37188/lam.2026.086. Informações relacionadas podem ser encontradas em Chuanlink Innovations.
