水凝胶太赫兹超表面

批量定制无金属太赫兹器件

用皮秒激光在导电水凝胶上直接加工离子型超表面，实现传统水凝胶不具备的负介电常数和对太赫兹波的时间、频率调制。

陶宇峰 · Bingjie, Wang · Weijie, Xu · Xuejiao, Wang · 任云鹏 · Xin, Zhiduo · He, Kun · Xiangjun, Ma · Guangjian, He · Deng, Chunsan · 戴子杰

Optics and Laser Technology 2024

参数信息

介电常数

ɛ < 0

技术优势

负介电常数

激光诱导水凝胶中阴离子与噻吩环的π-π相互作用改变介电性质，产生负介电常数，使超表面能在微尺度上异常调控电场。

时间频率可调

通过离子-电子混合输运改变介电性质和电导率，实现超表面对太赫兹波的动态时间与频率调制。

可批量定制

采用高通量皮秒激光系统快速加工水凝胶，几何结构高度一致，可按需批量制备不同谐振单元阵列。

应用场景

• 太赫兹波前调控：可直接替换金属超表面，实现无金属、柔性的太赫兹波前整形。
• 柔性可调超材料：水凝胶衬底柔软，激光直写图案化后可直接用于柔性可调超材料。
• 高速太赫兹通信：时间/频率调制能力可用于高速太赫兹通信中的动态编码或滤波。
• 非金属太赫兹器件：完全由导电水凝胶构成，不含金属，避免金属谐振损耗。
• 离子电子混合导体：利用阴离子与噻吩环的离子-电子混合输运实现介电性质调控。