Azok a gépek, amelyek tárgyakon és az emberi testben valós időben képesek látni, évtizedek óta működnek. De tömegeik és költségeik miatt elsősorban repülőtereken találhatók, ahol átvizsgálásra használják őket, vagy orvosi épületekben, ahol az MRI-berendezések - több szobából állva - 3 millió dollárba kerülhetnek.
De a Sandia Nemzeti Laboratóriumok, a Rice Egyetem és a Tokiói Technológiai Intézet tudósai közötti együttműködés célja, hogy az ilyen képalkotást sokkal hordozhatóbbá és megfizethetőbbé tegye - ez egy olyan változás, amelynek jelentős következményei lehetnek az orvosi képalkotásra, az utasok átvilágítására és akár az élelmiszer-ellenőrzésre is. .
A Nano Letters folyóiratban részletezett módszer terahertz sugárzást használ (hullámhosszuk méretének köszönhetően szubmilliméter hullámoknak is nevezik), amely az elektronikához általában használt kisebb hullámhossz és az optika nagyobb hullámai közé esik. A hullámokat egy adó bocsátja ki, de a nagyobb gépektől eltérően egy sűrűn csomagolt szén nanocsövek vékony filmjéből készült detektor fogja el, így a képalkotó eljárás kevésbé bonyolult és terjedelmes.
Kissé hasonló technológiát használnak már a nagy repülőtéri átvizsgáló eszközökben. A Sandia Lab, a cikk egyik szerzője, François Léonard szerint azonban az új technika még kisebb hullámhosszokat is használ - 300 gigaherc és 3 terahertz között, a szokásos milliméteres hullámhosszúságú 30–300 gigaherc frekvencia helyett.
A kisebb hullámhosszúság biztonsági szempontból hasznos lehet, mondja Léonard: Néhány olyan robbanóanyag, amely a milliméter tartományban nem olyan látható, teraherc technológiával látható. Tehát ezek a detektorok nemcsak lehetővé tehetik a gyorsabb átvilágítást, könnyebb méretüknek köszönhetően, hanem jobban alkalmasak lehetnek a potenciális terroristák megállítására is.
Az iparágban dolgozók számára nagy kihívás volt olyan anyagok megtalálása, amelyek nemcsak hatékonyan képesek elnyelni az energiát ilyen alacsony frekvenciákon, hanem hasznos elektronikus jellé alakítják azokat is, ezért az érzékelési technológia az igazi újítás. Mivel a szén nanocsövek (hosszú, vékony henger alakú szénmolekulák) kiválóan képesek elnyelni az elektromágneses fényt, a kutatók már régóta érdeklődnek azok detektorként történő felhasználása iránt. De a múltban, mivel a teraherc hullámok nagyok a nanocsövek méretéhez képest, antennát kellett használniuk, ami növeli az eszköz méretét, költségét és energiaigényét.
„A [korábbi] nanocsövek detektorjai csak egy vagy néhány nanocsöveket használtak” - mondja Léonard. "Mivel a nanocsövek annyira kicsik, a teraherts sugárzást a nanocsövekbe kellett csatolni, hogy javítsuk a detektálhatóságot."
Most azonban a kutatók megtaláltak egy módot arra, hogy több nanocsöveket egyesítsenek egy sűrűn csomagolt vékony filmben, kombinálva mindkét fém nanocsöveket, amelyek elnyelik a hullámokat, és félvezető nanocsöveket, amelyek segítenek a hullámok felhasználható jellé alakításához. Léonard szerint rendkívül nehéz lenne ezt a sűrűséget más típusú detektorokkal elérni.
A kutatók szerint ez a technika nem igényel extra energiát a működéshez. Szobahőmérsékleten is működhet - nagy nyeremény bizonyos alkalmazásokhoz, például az MRI gépekhez, amelyeket folyékony héliumban kell fürdni (a hőmérséklet elérése 450 fok körül a Fahrenheit alatt), hogy kiváló minőségű képeket érjen el.
Ez a videó a színfalak mögött nézi, hogy néz ki az eljárás:
A Rice Egyetem Junichiro Kono, a cikk többi szerzőjének fizikusa szerint a technológia javításra is felhasználható az utasok és a rakomány biztonsági átvilágítása is. Ugyanakkor úgy véli, hogy a terahertz technológia egy nap helyettesítheti a terjedelmes, drága MR-gépeket egy sokkal kisebb eszközzel.
„A teraherts-alapú detektor méretének, könnyűségének, költségének és mobilitásának potenciális javulása fenomenális” - mondta Kono a Rice Egyetem kutatási történetében. „Ezzel a technológiával elképzelhető, hogy tervezzen egy kézi teraherts érzékelő kamerát, amely valós időben, pontosan pontosan képezi a daganatokat. És meg lehet tenni az MRI technológia megfélemlítő jellege nélkül. ”
Léonard szerint túl korai lenne megmondani, hogy mikor fognak detektorok eljutni a laboratóriumból a tényleges eszközökhöz, de azt állítja, hogy először hordozható eszközökben használhatják ételek vagy más anyagok ellenőrzésére anélkül, hogy azokat megsértenék vagy zavarnák. Jelenleg a technika még gyerekcipőben jár, csak a laboratóriumra korlátozódik. Valószínűleg meg kell várnunk, amíg a prototípusok el nem készülnek, mielőtt pontosan megtudjuk, hol működnek ezek a terahertz detektorok a legjobban.
