Дослідники з Массачусетського технологічного інституту, Університету Міннесоти та компанії Samsung розробили новий тип терагерцової камери, яка може швидко та з високою чутливістю виявляти терагерцеве випромінювання за кімнатних умов. У перспективі це призведе до появи ручних пристроїв сканування, для яких буквально не буде стін, і вони виведуть на новий рівень системи безпеки, контролю продукції тощо.
Джерело зображення: MIT
Сучасне обладнання для реєстрації терагерцевого випромінювання громіздке та дороге. Енергія терагерцевих фотонів настільки слабка, що для їх виділення з шуму потрібні спеціальні умови з охолодженням датчиків до кріогенних температур. Таке обладнання не може бути недорогим за визначенням. У той же час терагерцеве випромінювання може знайти масу застосувань у промисловості, науці та житті людей, якщо створити недорогий масовий пристрій для роботи з цим діапазоном хвиль, що лежить між видимим та мікрохвильовим діапазонами. Розробка американських інженерів за участю фахівців Samsung наближає цю подію.
Створений інженерами в лабораторії прототип недорогої терагерцової камери працює за кімнатної температури і звичайного тиску. Більше того, він простим чином перетворює терагерцеве випромінювання на видиме. Секрет розробки криється в квантових точках, які компанія Samsung та інші виробники дисплеїв широко використовують при виробництві телевізорів та моніторів. Терагерцеві фотони збуджують квантові точки, а вони, у свою чергу, легко детектуються звичайним датчиком зображення у видимому діапазоні.
Запропонований вченими датчик терагерцевого випромінювання є бутербродом: у нижньому шарі лежить масив паралельно розташованих золотих нанорозмірних ліній з вузькими щілинами між ними, вище розташований масив з квантовими точками, а ще вище вміщений звичайний КМОП-датчик зображень. Подібну конструкцію легко виготовити на сучасному обладнанні, що обіцяє масовість та дешевизну.
Більше того, вчені створили інший тип датчика терагерцевого випромінювання, який визначає поляризацію терагерцевих хвиль при проходженні перешкоди. Поляризація, наприклад, потрібна для визначення характеру і топології поверхні матеріалу, і навіть дає можливість розпізнати певний вид молекул у матеріалі. Щоб розрізняти поляризацію новим методом, у датчику золоті наносмужки в нижньому шарі детектора замінили на золоті нанокола.
Обидві технології успішно працюють у лабораторії і навіть дають практичний результат. Тепер ученим не потрібні дорогі сканери для проведення експериментів. З такою роботою цілком справляється створений на коліні прототип. І все б добре, але залишається проблема підсвічування. Сьогодні для цього використовуються системи з безлічі лазерних джерел, що теж складно та дорого. Цю проблему вчені обіцяють вирішити на наступному етапі експериментів. Якщо у них все вийде, світ отримає нові засоби неруйнівного контролю продукції, сканери безпеки, дистанційні аналізатори молекулярного складу, прискорений бездротовий зв’язок та багато іншого, ключем до чого стануть масові детектори терагерцового діапазону.
