| | 26 нoября 2016 | Нoвoсти нaуки и тexники
Примeнeниe углeрoдныx нaнoтрубoк пoзвoлилo сoздaть гибкий и пoртaтивный скaнeр, рaбoтaющий в тeрaгeрцoвoм диaпaзoнe
Лучи тeрaгeрцoвoгo излучeния, кoтoрыe нaxoдятся мeжду инфрaкрaсным и микрoвoлнoвым диaпaзoнaми элeктрoмaгнитнoгo спeктрa, могут проходить через множество различных материалов, не повреждая их при этом в отличие от других видов проникающего излучения, рентгена, к примеру. Благодаря этой особенности, камеры терагерцового диапазона обладают большим потенциалом для их использования в системах безопасности, в дефектоскопии, в аналитической химии и во многих других областях. Однако, обычно излучатели и датчики терагерцового излучения изготавливаются на базе некоторых видов полупроводниковых материалов из-за чего они являются негибкими и имеют достаточно большие габариты. Но группа ученых из Японии обнаружила новый способ создания и детектирования волн терагерцового излучения и на базе этого создала гибкий и портативный сканер, который можно приложить к любой искривленной поверхности, в том числе и поверхности человеческого тела.
«В обычных технологиях формирования изображений при помощи терагерцового излучения используются твердые материалы. Поэтому такие сканеры лучше всего работают, будучи приложенными к плоским поверхностям» — рассказывает Иукио Кавано (Yukio Kawano), ученый из Токийского технологического института (Tokyo Institute of Technology), — «Из-за этого, рассматривая реальные образцы со сложной поверхностью, люди сталкиваются с некоторыми трудностями. К примеру, датчики на контрольно-пропускных пунктах на границах и в аэропортах должны охватывать все 360 градусов вокруг тела человека. Это делает такие системы дорогостоящими, громоздкими и массивными».
Иукио Кавано и группа его коллег разработали новое гибкое устройство съемки в терагерцовом диапазоне в основе которого лежат тонкопленочные элементы, изготовленные из углеродных нанотрубок, формы кристаллической решетки углерода одноатомной толщины, сформированной в виде полой трубы, диаметром всего в несколько нанометров. Уникальные электронные свойства нанотрубок позволяют приемно-передающему тракту этого сканера работать в достаточно широком диапазоне, охватывая частоты от 0.14 до 39 терагерц. И все это, по сути, является первой в мире гибкой терагерцовой камерой.
Испытывая возможности своего гибкого терагерцового сканера, японские исследователи смогли увидеть некоторые скрытые объекты, включая металлические скрепки, лежащие под листами бумаги или под листами металлической фольги, пластинки жевательной резинки, находящиеся внутри упаковки. Кроме этого, они смогли идентифицировать примеси некоторых металлов в пластике, из которого изготовлена бутылка для воды, и дефекты в виде микротрещин в некоторых изделиях.
Кроме этого, чувствительность приемного тракта сканера столь высока, что он может фиксировать терагерцовое излучение, испускаемое некоторыми объектами, к примеру, телом человека, естественным образом. «Терагерцовая съемка, не требующая использования внешних источников излучения, является весьма востребованной технологией для многих областей, включая медицину и биологию» — рассказывает Иукио Кавано, — «При помощи такой технологии можно будет увидеть наличие злокачественных клеток и рассмотреть структуру даже самых мельчайших элементов органов человеческого тела, включая и зубы».
В ближайшем времени японские ученые планируют объединить приемно-излучающее устройство их сканера с электронными схемами обработки сигналов, устройство радиосвязи и другие узлы, которые будут оформлены в виде однокристального чипа. И такие чипы могут стать основой терагерцовых систем, которые могут выпускаться серийно и стать доступными каждому нуждающемуся в них человеку.
