Машини, които могат да се видят през предмети и вътре в човешкото тяло в реално време, съществуват от десетилетия. Но поради голямата си част и цена, те се намират най-вече на летища, където се използват за скрининг, или в медицински сгради, където МРТ съоръженията, състоящи се от множество стаи, могат да струват над 3 милиона долара.
Но съвместни усилия между учени от Националните лаборатории Sandia, университета Райс и Токийския технологичен институт имат за цел да направят този вид изображения много по-преносими и достъпни - промяна, която може да има големи последици за медицински изображения, проверка на пътниците и дори инспекция на храните,
Техниката, подробно описана в списанието Nano Letters, използва терахерцово излъчване (известно също като субмилиметрови вълни, поради размера на дължините на вълните им), което попада между дължините на по-малките вълни, които обикновено се използват за електроника, и по-големите вълни, използвани за оптиката. Вълните се излъчват от предавател, но за разлика от по-големите машини, се прехващат от детектор, направен от тънък филм от плътно опаковани въглеродни нанотръби, което прави процеса на изобразяване по-малко сложен и обемист.
Донякъде подобна технология вече се използва в големи устройства за скрининг на летището. Но според Франсоа Леонард от Sandia Lab, един от авторите на статията, новата техника използва още по-малки дължини на вълната - между 300 гигагерца и 3 терагерца, вместо стандартната честота на милиметровите вълни от 30 до 300 гигагерца.
По-малкият размер на дължината на вълната може да бъде полезен за целите на сигурността, казва Леонард: Някои експлозиви, които не са толкова видими в милиметровия обхват, могат да се видят с терахерцовата технология. Така че не само тези детектори могат да позволят по-бързи скрининги, благодарение на по-малкия им размер, но и биха могли да бъдат по-подходящи за задачата да спрат потенциалните терористи.
За тези в бранша беше предизвикателство да намерят материали, които могат не само да поемат енергията на толкова ниски честоти, но и да ги преобразуват в полезен електронен сигнал - затова истинската иновация е технологията за откриване. Тъй като въглеродните нанотръби (дълги, тънки цилиндрични тонове въглеродни молекули) превъзхождат при поглъщането на електромагнитна светлина, изследователите отдавна се интересуват от използването им като детектори. Но в миналото, тъй като терахерцовите вълни са големи в сравнение с размера на нанотръбите, те изискват използване на антена, което увеличава изискванията за устройство, размер и цена.
„[Предишни] детектори за нанотръби са използвали само една или няколко нанотръби“, казва Леонард. „Тъй като нанотръбите са толкова малки, терагерцовото излъчване трябваше да бъде насочено към нанотръбата, за да се подобри детективността.“
Сега обаче изследователите са намерили начин да комбинират няколко нанотръба заедно в плътно опакован тънък филм, комбиниращ както метални нанотръби, които поглъщат вълните, така и полупроводникови нанотръби, които помагат да превърнат вълните в полезен сигнал. Леонард казва, че постигането на тази плътност с помощта на други видове детектори би било изключително трудно.
Според изследователите тази техника не изисква допълнителна мощност за работа. Той може да работи и при стайна температура - голяма печалба за определени приложения като MRI машини, които трябва да бъдат окъпани в течен хелий (постигане на температура около 450 градуса под нулата по Фаренхайт), за да се постигнат висококачествени изображения.
Този видеоклип дава задкулисен поглед върху това как изглежда процедурата:
Физикът от университета Райс Джуничиро Коно, един от другите автори на статията, смята, че технологията може да се използва и за подобряване проверки за сигурност на пътници и товари. Но той също така вярва, че технологията терахерц може един ден да замени обемните, скъпи MRI машини с много по-малко устройство.
„Потенциалните подобрения в размера, лекотата, цената и мобилността на детектор на базата на терагерц са феноменални“, казва Коно в историята на университета Райс. „С тази технология бихте могли да проектирате ръчна камера за откриване на терагерц, която изобразява тумори в реално време с точна точност. И това би могло да се направи без плашещата природа на MRI технологията. "
Леонард казва, че е твърде рано да се каже кога техните детектори ще си проправят път от лабораторията до реалните устройства, но той казва, че те първо могат да бъдат използвани в преносими устройства за инспектиране на храни или други материали, без да ги повредят или смущават. За момента техниката е все още в начален стадий, ограничена до лабораторията. Вероятно ще се наложи да изчакаме, докато се произведат прототипи, преди да знаем къде точно тези терахерцови детектори ще работят най-добре.
