ابداع دوربین تراهرتز برای تصویربرداری بهتر

تابش تراهرتز آن چیزی است که دارای طول موج بین امواج مایکروویو و نور مرئی است و بهره‌گیری از این فرکانس‌ها در کلاس جدیدی از سیستم‌های تصویربرداری امیدوار کننده است. آنها می‌توانند به بسیاری از مواد نفوذ کنند و سطوح جدیدی از جزئیات را ثبت کنند و مهم‌تر از همه اینکه این نوع تشعشع، غیر یونیزه کننده است، به این معنی که در هنگام استفاده از اشعه ایکس بر روی انسان ایمن‌تر است.

مشکل این است که آشکارسازهایی که طول موج‌های تراهرتز را می‌گیرند، حجیم، کند و گران هستند و کار کردن در شرایط عملی با آنها دشوار است.اکنون در یک پژوهش جدید، پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست(MIT)، شرکت سامسونگ و دانشگاه مینه‌سوتا سیستمی را توسعه داده‌اند که می‌تواند پالس‌های تراهرتز را سریع، دقیق و در دما و فشار معمولی شرایط اتاق تشخیص دهد.

کلید توسعه این سیستم جدید آن چیزی است که به عنوان نقاط کوانتومی شناخته می‌شود. پژوهش اخیر نشان داده است که این ذرات ریز وقتی با امواج تراهرتز برخورد می‌کنند در نور مرئی فلورسانس می‌شوند و سپس نور مرئی می‌تواند توسط یک آشکارساز دوربین معمولی گرفته شود. در نهایت، تصویر حاصل نه تنها می‌تواند پالس‌های تراهرتز با شدت پایین را تشخیص دهد، بلکه به طور بالقوه قطبش پرتو را نیز آشکار می‌کند.

این دستگاه از چندین لایه در یک بسته تشکیل شده است. اولین آرایه از خطوط نانومقیاس طلا تشکیل شده است که با شکاف‌های باریک از هم جدا شده‌اند و به دنبال آن لایه‌ای از نقاط کوانتومی قرار دارند. در بالای آن یک حسگر تصویر معمولی CMOS قرار دارد که نور مرئی ساطع شده توسط نقاط کوانتومی را هنگامی که امواج تراهرتز ورودی به آنها برخورد می‌کنند، دریافت می‌کند. همچنین برای نسخه‌ای از آشکارساز که می‌تواند قطبش پرتو را ثبت کند، شکاف‌های افقی با لایه‌ای از شکاف‌های حلقه‌ای جایگزین شده‌اند.

پژوهشگران می‌گویند که این دستگاه جدید در آزمایش‌ها نشان داده که قادر است پالس‌های تراهرتز را با شدت بسیار کمتر از سیستم‌های موجود دریافت کند، در حالی که بسیار کوچک‌تر و ساخت آن ارزان‌تر است. در واقع، هر لایه از دستگاه را می‌توان با استفاده از تکنیک‌های فعلی برای ساخت ریزتراشه‌ها ساخت.
نکته مهم این است که هیچ سیستمی در حال حاضر نمی‌تواند قطبی شدن را به تصویر بکشد. با این حال، هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد تا اینکه این فناوری برای تجاری‌سازی آماده شود. به طور مشخص، این گروه پژوهشی می‌گوید که منابع تابش تراهرتز هنوز دست و پا گیر هستند، اما پیچیدگی آنها نیز احتمالاً در آینده کاهش خواهد یافت.

تصویربرداری تنها استفاده‌ی بالقوه از تشعشع در فرکانس تراهرتز نیست، بلکه این طول موج‌ها همچنین می‌توانند پایه‌ای برای سیستم‌های ارتباطی ۶G در دهه آینده شوند.این مطالعه جدید در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.