来源：曼彻斯特大学（University of Manchester）；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 余静雯 编译

    曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的研究人员介绍了一种新型可重构智能表面，这种表面能够动态塑造太赫兹（THz）和毫米（mm）波。这一突破详细记录在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上，克服了长期存在的技术障碍，可能为下一代6G无线技术和非侵入式成像系统铺平道路。

    该突破的核心是一种主动空间光调制器，表面拥有超过30万个亚波长像素，能够在透射和反射中操控太赫兹光。

    与以往仅限于小规模演示的调制器不同，曼彻斯特团队将基于石墨烯的太赫兹调制器与大面积薄膜晶体管（TFT）阵列集成，在多个领域实现了对太赫兹光幅度和相位的高速、可编程控制。

    曼彻斯特大学二维器件材料教授Coskun Kocabas评论道，“我们开发了一种新的方法，以前所未有的规模和速度动态控制太赫兹波。通过将石墨烯光电技术与先进的TFT显示技术相结合，我们现在可以实时重新配置复杂的太赫兹波前。”

    这项研究展示了多种功能，包括可编程的太赫兹传输模式、光束转向、灰度全息图以及概念验证的单像素太赫兹相机。这些功能是通过精细调节石墨烯的静电门控实现的，石墨烯以其在太赫兹频率下的独特电学和光学特性而闻名。

    共同作者M. Said Ergoktas博士，现为巴斯大学（University of Bath）的讲师，他补充道：“我们的器件通过调整连续石墨烯片上的局部电荷密度来工作，从而实现像素级别的控制，无需对石墨烯进行图案化处理。这种结构允许使用商用显示背板进行可扩展制造。”

    该团队的器件结构还支持动态光束转向和生成携带轨道角动量的结构化太赫兹光束，这是先进太赫兹通信系统的关键特性。一个引人注目的演示展示了如何生成具有可调涡旋阶数的环形光束，这种二元“叉”衍射图案在多路复用数据传输和光束整形中非常有用。

    除了通信领域，研究人员还展示了一种单像素太赫兹相机，能够成像隐藏的金属物体，这在安全、工业监测和医疗诊断中的非侵入性检查方面是一个重大进展。这种方法利用压缩感知算法从调制的太赫兹图案重建图像，突显了其可编程平台的灵活性。

    “到目前为止，太赫兹调制器在规模和速度方面一直存在问题，” Kocabas指出。“通过利用显示技术，我们证明了将这一领域从实验室规模的演示带到现实世界的应用是可能的。”

    作者表示，下一步包括提高调制速度并将这些系统扩展到反射模式以实现全光谱成像。未来的工作还可能集中在将该平台与先进的波束形成系统和下一代6G无线技术集成。

    More information: Yury Malevich et al, Very-large-scale reconfigurable intelligent surfaces for dynamic control of terahertz and millimeter waves, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58256-w