מכונות שיכולות לראות דרך חפצים ובתוך גוף האדם בזמן אמת קיימות כבר עשרות שנים. אך בגלל היקף העלות והעלויות שלהם, הם נמצאים בעיקר בשדות תעופה, שם הם משמשים להקרנה, או מבנים רפואיים, שבהם מתקני MRI - המורכבים ממספר חדרים - יכולים לעלות למעלה מ -3 מיליון דולר.
אך מאמץ שיתופי בין מדענים במעבדות הלאומיות של סנדיה, אוניברסיטת רייס ומכון הטכנולוגי בטוקיו נועד להפוך את ההדמיה מסוג זה להרבה יותר ניידת ובמחיר סביר - שינוי שעלול להיות בעל השלכות משמעותיות על הדמיה רפואית, סקר נוסעים ואפילו בדיקת מזון. .
הטכניקה, המפורטת בכתב העת Nano Letters, משתמשת בקרינת terahertz (המכונה גם גלי תת-מילימטר, בגלל גודל אורכי הגל שלהם), שנפלת בין אורכי הגל הקטנים יותר המשמשים בדרך כלל לאלקטרוניקה לבין הגלים הגדולים יותר המשמשים לאופטיקה. הגלים נפלטים על ידי משדר, אך שלא כמו במכונות גדולות יותר, הם יורטים על ידי גלאי העשוי מסרט דק של צינורות פחמן ארוזים בצפיפות, מה שהופך את תהליך ההדמיה למורכב ומגושם פחות.
טכנולוגיה דומה דומה כבר משמשת במכשירי הקרנה גדולים משדה התעופה. אך לפי דבריו של פרנסואה לאונרד, מעבדת סנדיה, ממחברי העיתון, הטכניקה החדשה משתמשת באורכי גל קטנים עוד יותר - בין 300 גיגה-הרץ ל- 3 טרה-הרץ, במקום בתדר הרגיל בין 30 ל -300 גיגה-הרץ של גלי מילימטר.
גודל אורך הגל הקטן יותר יכול להועיל למטרות אבטחה, אומר ליונרד: ניתן לראות בטכנולוגיית terahertz חומרי נפץ שאינם נראים בטווח המילימטר. כך שלא רק שגלאים אלה יכולים לאפשר הקרנות מהירות יותר בזכות גודלם הקטן יותר, אלא שהם יכולים להתאים יותר גם למשימה של עצירת טרוריסטים פוטנציאליים.
זה היה אתגר עבור אלו בתעשייה למצוא חומרים שיכולים לא רק לספוג את האנרגיה בתדרים נמוכים כל כך ביעילות, אלא גם להמיר אותם לאות אלקטרוני מועיל - וזו הסיבה שטכנולוגיית הגילוי היא החידוש האמיתי. מכיוון שננו-צינורות פחמן (מנגינות גליליות ארוכות ודקות של מולקולות פחמן) מצטיינות בקליטת אור אלקטרומגנטי, חוקרים התעניינו זה מכבר בשימושם כגלאים. אבל בעבר, מכיוון שגלי הטרהרטץ גדולים בהשוואה לגודל צינורות הננו, הם נדרשו להשתמש באנטנה, מה שמוסיף לדרישות הגודל, העלות וההספק של המכשיר.
"גלאי ננו-צינורות [הקודמים] השתמשו רק בצינורות אחת או במעט צינורות, " אומר ליונרד. "מכיוון שהצינורות כל כך קטנים, היה צורך לנקז את קרינת הטררהץ אל צינור הננו כדי לשפר את הגילוי."
אולם כעת, החוקרים מצאו דרך לשלב כמה צינורות יחד בסרט דק צפוף, המשלב שני צינורות מתכתיים, הסופגים את הגלים, וצינורות מוליכים למחצה, המסייעים להפוך את הגלים לאות שמיש. ליאונרד השגת צפיפות זו באמצעות גלאים מסוגים אחרים תהיה קשה ביותר.
לטענת החוקרים, טכניקה זו אינה דורשת כוח נוסף להפעלה. זה יכול גם לפעול בטמפרטורת החדר - ניצחון גדול עבור יישומים מסוימים כמו מכונות MRI, שיש לרחוץ אותם בהליום נוזלי (להשיג טמפרטורות הנמצאות סביב 450 מעלות מתחת לאפס פרנהייט) כדי להשיג תמונות באיכות גבוהה.
סרטון זה נותן מבט מאחורי הקלעים כיצד נראית ההליך:
הפיזיקאי מאוניברסיטת רייס ג'וניצ'ירו קונו, אחד המחברים האחרים בעיתון, חושב שהטכנולוגיה יכולה לשמש גם כדי לשפר הקרנות אבטחה גם לנוסעים ומטען. אבל הוא גם מאמין שטכנולוגיית terahertz יכולה יום אחד להחליף מכונות MRI מגושמות ויקרות במכשיר שהוא קטן בהרבה.
"השיפורים הפוטנציאליים בגודל, קלות, עלות וניידות של גלאי מבוסס טרהרץ הם פנומנלים, " אמר קונו בסיפור מאוניברסיטת רייס על המחקר. "בעזרת טכנולוגיה זו ניתן היה להעלות על הדעת תכנון של מצלמת זיהוי terahertz כף יד שמציגה גידולים בזמן אמת בדיוק מדויק. אפשר לעשות זאת בלי הטבע המפחיד של טכנולוגיית ה- MRI. "
ליאונרד אומר שמוקדם לדעת מתי הגלאים שלהם יעברו את דרכם מהמעבדה למכשירים בפועל, אך לדבריו הם עשויים לשמש תחילה במכשירים ניידים לבדיקת מזון או חומרים אחרים מבלי לפגוע בהם או להפריע להם. כרגע הטכניקה עדיין בחיתוליה, מוגבלת למעבדה. סביר להניח שנצטרך לחכות עד שייווצרו טיפוס-טיפוס לפני שנדע היכן בדיוק יעבדו הגלאים הטרהרטים האלה.
