Stroji, ki jih v realnem času lahko vidimo skozi predmete in znotraj človeškega telesa, obstajajo že desetletja. A zaradi svoje glavnine in stroškov jih večinoma najdemo na letališčih, kjer se uporabljajo za preglede, ali v medicinskih stavbah, kjer lahko objekti MRI - sestavljeni iz več prostorov - stanejo več kot tri milijone dolarjev.
Vendar si prizadevajo za sodelovanje med znanstveniki iz Sandia National Laboratories, univerze Rice in tokijskega tehnološkega inštituta, da bi tovrstno slikanje naredili veliko bolj prenosno in cenovno dostopno - spremembo, ki bi lahko imela velike posledice za medicinsko slikanje, pregled potnikov in celo pregledovanje hrane. .
Tehnika, podrobno opisana v reviji Nano Letters, uporablja terahertsko sevanje (znano tudi kot submilimetrski valovi, zaradi velikosti njihovih valovnih dolžin), ki spada med manjše valovne dolžine, ki se običajno uporabljajo za elektroniko, in večje valove, ki se uporabljajo za optiko. Valove oddaja oddajnik, vendar za razliko od večjih strojev prestreže detektor, narejen iz tankega filma gosto pakiranih ogljikovih nanocevk, zaradi česar je postopek slikanja manj zapleten in obsežen.
Nekoliko podobna tehnologija se že uporablja v velikih letaliških presejalnih napravah. Toda po besedah Françoisa Léonarda Sandia Lab, enega od avtorjev prispevka, nova tehnika uporablja še manjše valovne dolžine - med 300 gigaherci in 3 teraherci, namesto standardne milimetrske valove od 30 do 300 gigahercev.
Manjša velikost valovne dolžine bi lahko bila v varnostne namene koristna, pravi Léonard: Nekatere eksplozive, ki v milimetrskem območju niso tako vidni, je mogoče opaziti s tehnologijo teraherc. Tako lahko ti detektorji zaradi manjše velikosti omogočijo hitrejše preglede, ampak bi lahko bili tudi bolj primerni za nalogo zaustavljanja potencialnih teroristov.
Za tiste v industriji je bil izziv najti materiale, ki ne bi mogli tako učinkovito absorbirati energije na tako nizkih frekvencah, temveč jih tudi pretvoriti v uporaben elektronski signal - zato je tehnologija za zaznavanje prava inovacija. Ker se ogljikove nanocevke (dolge, tanke valjaste melodije ogljikovih molekul) odlikujejo pri absorpciji elektromagnetne svetlobe, je raziskovalce že dolgo zanimala njihova uporaba kot detektorjev. V preteklosti pa so bili terahertski valovi v primerjavi z velikostjo nanocevk veliki, zato so morali uporabljati anteno, kar povečuje zahteve glede velikosti, stroškov in moči naprave.
"[Prejšnji] detektorji nanocevk so uporabljali samo eno ali nekaj nanocevk, " pravi Léonard. "Ker je nanocevk tako malo, smo morali terahertsko sevanje usmeriti v nanocevko, da bi izboljšali zaznavnost."
Kljub temu so raziskovalci našli način, kako združiti več nanocevk v gosto nabito tanko folijo, ki združuje kovinske nanocevke, ki absorbirajo valove, in polprevodniške nanocevke, ki valove spremenijo v uporaben signal. Léonard pravi, da bi bilo doseganje te gostote z uporabo drugih vrst detektorjev izredno težko.
Po mnenju raziskovalcev ta tehnika ne potrebuje dodatnih moči za delovanje. Deluje lahko tudi pri sobni temperaturi - velik uspeh pri nekaterih aplikacijah, kot so MRI-stroji, ki jih je treba kopati v tekočem heliju (dosegajo temperature okoli 450 stopinj pod ničlo Fahrenheita), da dosežejo kakovostne slike.
Ta video posnetek prikazuje, kako izgleda postopek:
Fizik z univerze Rice Junichiro Kono, eden izmed drugih avtorjev prispevka, meni, da je tehnologijo mogoče uporabiti tudi za izboljšanje varnostni pregledi potnikov in tovora. Vendar tudi verjame, da bi lahko tehnologija teraherc nekega dne nadomestila obsežne, drage MRI aparate z veliko manjšo napravo.
"Morebitne izboljšave velikosti, enostavnosti, stroškov in mobilnosti detektorja na osnovi teraherc so fenomenalne, " je dejal Kono v zgodbi o raziskavi z univerze Rice. "S to tehnologijo bi si lahko zamislili ročno terahertsko kamero za odkrivanje, ki tumorje slika v realnem času z natančno natančnostjo. In to bi bilo mogoče brez zastrašujoče narave tehnologije MRI. "
Léonard pravi, da je prezgodaj povedati, kdaj se bodo njihovi detektorji podali iz laboratorija do dejanskih naprav, vendar pravi, da jih bodo najprej lahko uporabili v prenosnih napravah za pregled hrane ali drugih materialov, ne da bi jih poškodovali ali motili. Zaenkrat je tehnika še v povojih, omejena na laboratorij. Verjetno bomo morali počakati, da se izdelajo prototipi, preden bomo natančno vedeli, kje bodo ti detektorji terahercev najbolje delovali.
