Наноизлучатель гига- и терагерцового диапазонов на основе углеродного наностручка: численное моделирование

Предложена математическая модель наноизлучателя на основе углеродного наностручка, образованного нанотрубкой (10,10) с инкапсулированными фуллеренами C$_{60}$. Доказана принципиальная возможность генерации излучения гига- и терагерцового диапазонов заряженным свободным C$_{60}$, колеблющимся в потенциальной яме, созданной атомным каркасом нанотрубки и несколькими фуллеренами, полимеризовавшимися с ее стенками и друг с другом. Управление частотой излучения осуществляется внешним электрическим полем. С помощью метода молекулярной динамики установлена зависимость амплитуды и частоты колебаний от величины заряда C$_{60}$ и напряженности внешнего поля. Если фуллерен несет заряд $+1e$ или $+2e$, он излучает электромагнитные волны только в гигагерцовом диапазоне даже в сильных внешних полях. Вместе с тем установлены физические условия, при которых излучение может быть терагерцовым с частотой $0.36$ ТГц. Для этого фуллерен должен иметь заряд $+3e$, трубка – быть ориентированной строго вдоль силовых линий внешнего поля, а напряженность – составлять $0.1$ В/нм.