万亿赫波（Terahertz，THz）介于电磁频谱中微波与红外辐射之间，并以每秒1,000亿至30万亿次周期的频率振荡。万亿赫波因其独特特性而备受重视：它们可以穿透纸张、衣服、木头和墙壁，并能检测空气污染。万亿赫波辐射源可以彻底改变安全与医疗造影系统。此外，它们具备承载大量资料的能力，可能成为发展超高速无线通信技术的关键。万亿赫波是一种非游离辐射（Non-Ionizing Radiation，NIR），这意味着它们不会对人体健康构成威胁。该技术已在某些机场中用于扫描旅客并检测危险物体和有害物质。
尽管拥有无比广阔的发展前景，但万亿赫波并未获得广泛的应用，因为它们的产生成本过高且麻烦。但是由瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）研究人员所开发的新技术可能会改变这一切。由Elison Matioli教授所带领的“功率和宽能隙电子研究实验室”（Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory，POWERlab）团队打造了一种能在几皮秒（Picosecond，PS；一万亿分之一秒）的时间内产生极高功率信号的纳米组件，这样的组件能产生高功率万亿赫波。
这个可以安装在芯片或柔性介质上的技术，有一天可能会安装在智能手机和其他手持设备中。这篇阐述采用突破性技术之纳米组件的论文是由POWERlab博士生Mohammad Samizadeh Nikoo作为第一作者撰写的，并已发布在《自然》（Nature）期刊上。
比传统电子组件快10倍，能同时产生高能及高频脉冲
这实例积迷你且价格便宜的全电式纳米组件几乎立即就可以从微小辐射源产生高强度的万亿赫波。其工作原理是产生强大的“火花”，伴随电压会在1皮秒内从10伏特飙升至100伏特。该组件几乎能够连续不断地产生这样的火花，这意味着它每秒可以发出多达5,000万个信号。当连接到天线后，该系统可以产生并辐射高功率万亿赫波。
该组件由两块相距仅20纳米的金属板组成。施加电压之后，电子会涌向其中一个极板，并随即在该极板上形成纳米电浆球（Nanoplasma）。一旦电压达到某个阈值，电子几乎立即被发射到第二个极板上。通过这种快速转换便能实现这样快速的移动，该转换能产生出引发高频率波的高强度脉冲。传统电子组件只能以最高每皮秒1伏特的速度进行切换，这样会太慢而无法产生高功率万亿赫波。
这款速度上可提高10倍以上的全新纳米组件，可以同时产生高能及高频脉冲。“在通常的情况下，无法两个变量都能达到很高的值，”Matioli指出：“高频半导体组件的尺寸是纳米级的。它们在爆发前只能因应几伏特的电压。同时之际，高功率组件多半体积太大、速度太慢，而无法产生万亿赫波。我们的解决方案是借由最先进的纳米级制程技术重新审视旧领域的电浆，以提出能避开这些限制的全新组件。”
根据Matioli的说法，新组件将所有变量发挥到了极致：“因为高频率、高功率和纳米级等名词术语通常不会出现在同一个句子里。”
“这些纳米组件一方面带来了极高的简便性和低成本，另一方面也提供了极其出出色的超高性能表现。除此之外，它们还能与晶体管之类的其他电子组件集成。考虑到这些独特的特性，纳米电浆球可以为超高速电子领域塑造一个不同的未来。”Samizadeh说。
该技术除了可以产生万亿赫波之外，还可以衍生出广泛的应用。“我们非常肯定会有更多创新的应用出现，”Matioli补充表示。
（首图来源：EPFL）