Nowy projekt Politechniki Warszawskiej „Centrum Badań i Zastosowań Terahercowych CENTERA2” będzie realizowany w laboratoriach Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii PW pod kierownictwem prof. Wojciecha Knapa i prof. Marka Potemskiego.

Międzynarodowe Agendy Badawcze (MAB) to program, dzięki któremu powstają w Polsce ośrodki badawcze, przyciągające wybitnych naukowców z całego świata. Fundacja na rzecz Nauki Polskiej właśnie ogłosiła laureatów tego programu. Wśród nich jest projekt „Centrum Badań i Zastosowań CENTERA2”, zgłoszony przez Politechnikę Warszawską. Projekt CENTERA2 jest kontynuacją projektu CENTERA, który rozpoczął się w 2018 roku przy współpracy Politechniki Warszawskiej i Instytutu Wysokich Ciśnień PAN.

– Dzięki konsorcjum, składającym się z tych dwóch instytucji mogliśmy stworzyć w Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT PW laboratorium, które dysponuje wszystkimi typami spektrometrii terahercowej, a także polami magnetycznymi, urządzeniami kriogenicznymi oraz wysokociśnieniowymi – opowiada prof. Wojciech Knap.

Obecnie laboratorium CENTERA umożliwia wielodziedzinowe badania, dzięki czemu technologie terahercowe mogą być rozwijane z myślą o zastosowaniach w gospodarce i przemyśle, jak również w niektórych dziedzinach życia codziennego.

– Jednym z największych problemów w zakresie fal terahercowych jest brak tanich i efektywnych źródeł oraz detektorów – tłumaczy prof. Knap. – Obniżenie kosztów produkcji takich urządzeń może być osiągnięte dzięki rozwojowi i wytwarzaniu innowacyjnych półprzewodnikowych technologii wysokoczęstościowych (terahercowych) opartych na krzemie czy azotku galu. Myślę, że w Polsce mamy możliwości, aby rozwijać tę technologię.

Dzięki obniżeniu kosztów produkcji urządzeń docelowo można by wdrożyć je np. na linii produkcyjnej, gdzie za pomocą fal terahercowych odbywałaby się kontrola jakości produktów wytworzonych np. z polimerów syntetycznych.

Używanie do skanowania fal terahercowych zamiast fal rentgenowskich gwarantowałoby pewnego rodzaju „bezpieczeństwo”, związane z tym, że w przypadku THz mamy do czynienia z niewielką energią jonizującą.

– Nie występuje tutaj odrywanie atomów czy modyfikowanie związków chemicznych. Moglibyśmy w ten sposób eliminować urządzenia bazujące na szkodliwym dla organizmów biologicznych promieniowaniu rentgenowskim – wyjaśnia prof. Knap.

W przyszłości fale terahercowe będą również stosowane w rozwiązaniach komunikacyjnych, ponieważ im większa częstość nośna, tym większa prędkość przesyłania danych.

Celem projektu CENTERA2 jest stworzenie na Politechnice Warszawskiej jednego z najlepszych w Europie zespołów badawczych zajmujących się technologiami terahercowymi. W ramach projektu powstaną cztery zespoły, skupiające się m.in. na badaniu nowych zjawisk w skondensowanej materii, mogących służyć do detekcji, modulacji, generacji i wzmocnienia promieniowania THz, nowych materiałach opartych na badaniach nad kwazicząstkami,  rozwoju narzędzi do modelowania nowych zjawisk za pomocą wzbudzeń elektronowych i magnetycznych oraz rozwoju nowych urządzeń i systemów pod kątem transferu technologii i komercjalizacji. Ten ostatni dział jest szczególnie ważny, ponieważ projekt CENTERA2 ma za zadanie przede wszystkim skupienie się na praktycznym zastosowaniu fal terahercowych.

Do projektu zostanie zatrudnionych prawie trzydziestu naukowców, a prace realizowane będą pod kierownictwem prof. Wojciecha Knapa, który ponad 25 lat temu rozpoczął badanie fal terahercowych i jako pierwszy wykazał eksperymentalnie, że oscylacje fal plazmowych w nanostrukturach mogą sięgać zakresu teraherców, a jego badania rozpoczęły funkcjonowanie nowej dziedziny – plazmoniki terahercowej. W projekcie CENTERA 2 prof. Knap pełni rolę głównego wykonawcy. Prof. Marek Potemski, który jest uznanym ekspertem w dziedzinie fizyki niskowymiarowych materiałów półprzewodnikowych, w projekcie jest liderem zespołu badawczego.