Μηχανές που μπορούν να δουν μέσα από αντικείμενα και μέσα στο ανθρώπινο σώμα σε πραγματικό χρόνο έχουν περάσει εδώ και δεκαετίες. Αλλά λόγω του μεγάλου όγκου και του κόστους τους, βρίσκονται κυρίως στα αεροδρόμια, όπου χρησιμοποιούνται για screening ή στα ιατρικά κτίρια, όπου οι εγκαταστάσεις MRI - που αποτελούνται από πολλαπλά δωμάτια - μπορούν να κοστίζουν πάνω από 3 εκατομμύρια δολάρια.
Αλλά μια συλλογική προσπάθεια μεταξύ των επιστημόνων της Sandia National Laboratories, του Πανεπιστημίου Ράις και του Τεχνολογικού Ινστιτούτου του Τόκιο έχει ως στόχο να καταστήσει αυτό το είδος απεικόνισης πολύ πιο φορητό και προσιτό - μια αλλαγή που θα μπορούσε να έχει σημαντικές συνέπειες για την ιατρική απεικόνιση, τον έλεγχο των επιβατών, .
Η τεχνική, που περιγράφεται λεπτομερώς στο περιοδικό Nano Letters, χρησιμοποιεί την ακτινοβολία terahertz (γνωστή και ως υπομυλιόμετρα, λόγω του μεγέθους των μηκών κύματος), η οποία πέφτει ανάμεσα στα μικρότερα μήκη κύματος που συνήθως χρησιμοποιούνται για τα ηλεκτρονικά και τα μεγαλύτερα κύματα που χρησιμοποιούνται για την οπτική. Τα κύματα εκπέμπονται από έναν πομπό, αλλά σε αντίθεση με τα μεγαλύτερα μηχανήματα, παρεμποδίζονται από έναν ανιχνευτή κατασκευασμένο από ένα λεπτό φιλμ από πυκνά γεμάτους νανοσωλήνες άνθρακα, καθιστώντας τη διαδικασία απεικόνισης λιγότερο περίπλοκη και ογκώδης.
Κάπως παρόμοια τεχνολογία χρησιμοποιείται ήδη σε μεγάλες συσκευές προβολής αεροδρομίων. Αλλά σύμφωνα με τον François Léonard της Sandia Lab, ένας από τους συγγραφείς του εγγράφου, η νέα τεχνική χρησιμοποιεί ακόμη μικρότερα μήκη κύματος μεταξύ 300 gigahertz και 3 terahertz, αντί της τυπικής συχνότητας των 30 έως 300 gigahertz των χιλιοστομετρικών κυμάτων.
Το μικρότερο μέγεθος μήκους κύματος θα μπορούσε να είναι χρήσιμο για λόγους ασφαλείας, λέει ο Léonard: Με την τεχνολογία terahertz μπορούν να παρατηρηθούν μερικά εκρηκτικά που δεν είναι τόσο ορατά στην κλίμακα χιλιοστών. Επομένως, όχι μόνο αυτοί οι ανιχνευτές θα επέτρεπαν ταχύτερες προβολές, χάρη στο μικρότερο μέγεθος τους, αλλά θα μπορούσαν να είναι καλύτερα προσαρμοσμένες στο έργο της διακοπής των πιθανών τρομοκρατών.
Πρόκειται για πρόκληση για όσους βρίσκονται στη βιομηχανία να βρουν υλικά που δεν μπορούν να απορροφήσουν αποτελεσματικά την ενέργεια σε τόσο χαμηλές συχνότητες, αλλά και να τα μετατρέψουν σε χρήσιμο ηλεκτρονικό σήμα - γι 'αυτό είναι η τεχνολογία ανίχνευσης που είναι η πραγματική καινοτομία. Επειδή οι νανοσωλήνες άνθρακα (μακρύς, λεπτός κυλινδρικός τύπος μορίων άνθρακα) υπερέχουν στην απορρόφηση ηλεκτρομαγνητικού φωτός, οι ερευνητές έχουν από καιρό ενδιαφέρονται για τη χρήση τους ως ανιχνευτές. Αλλά στο παρελθόν, επειδή τα κύματα terahertz είναι μεγάλα σε σύγκριση με το μέγεθος των νανοσωληνίσκων, χρειάστηκε να χρησιμοποιήσουν μια κεραία, η οποία προσθέτει τα μεγέθη, το κόστος και τις απαιτήσεις ισχύος μιας συσκευής.
"[Οι προηγούμενοι] ανιχνευτές νανοσωλήνων χρησιμοποίησαν μόνο ένα ή μερικά νανοσωλήνες", λέει ο Léonard. "Επειδή οι νανοσωλήνες είναι τόσο μικροί, η ακτινοβολία terahertz έπρεπε να διοχετευθεί στον νανοσωλήνα για να βελτιώσει την ανιχνευσιμότητα."
Τώρα όμως, οι ερευνητές βρήκαν έναν τρόπο να συνδυάσουν μαζί πολλά νανοσωλήνες σε μια πυκνά συσκευασμένη λεπτή μεμβράνη, που συνδυάζει τόσο μεταλλικούς νανοσωληνίσκους, οι οποίοι απορροφούν τα κύματα, όσο και ημιαγωγούς νανοσωληνίσκους, οι οποίοι συμβάλλουν στη μετατροπή των κυμάτων σε ένα χρησιμοποιήσιμο σήμα. Ο Léonard λέει ότι η επίτευξη αυτής της πυκνότητας χρησιμοποιώντας άλλους τύπους ανιχνευτών θα ήταν εξαιρετικά δύσκολη.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η τεχνική δεν απαιτεί επιπλέον ενέργεια για να λειτουργήσει. Μπορεί επίσης να λειτουργήσει σε θερμοκρασία δωματίου - μια μεγάλη νίκη για ορισμένες εφαρμογές όπως μηχανές MRI, οι οποίες πρέπει να λούζονται σε υγρό ήλιο (επιτυγχάνοντας θερμοκρασίες περίπου 450 βαθμούς κάτω από το μηδέν Fahrenheit) για την επίτευξη εικόνων υψηλής ποιότητας.
Αυτό το βίντεο δίνει μια οπίσθια όψη που βλέπει τη διαδικασία:
Ο καθηγητής Junichiro Kono, ένας από τους συγγραφείς του βιβλίου, πιστεύει ότι η τεχνολογία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση προβολές ασφαλείας επιβατών και φορτίου. Αλλά πιστεύει επίσης ότι η τεχνολογία terahertz θα μπορούσε να αντικαταστήσει μια μέρα ογκώδη, ακριβά μηχανήματα MRI με μια συσκευή που είναι πολύ μικρότερη.
"Οι πιθανές βελτιώσεις στο μέγεθος, την ευκολία, το κόστος και την κινητικότητα ενός ανιχνευτή που βασίζεται σε terahertz είναι φαινομενικές", ανέφερε ο Kono σε μια ιστορία του Πανεπιστημίου του Ράις σχετικά με την έρευνα. "Με αυτή την τεχνολογία, θα μπορούσατε να σχεδιάσετε μια φορητή κάμερα ανίχνευσης terahertz που θα απεικονίζει όγκους σε πραγματικό χρόνο με ακριβή ακρίβεια. Και θα μπορούσε να γίνει χωρίς την εκφοβιστική φύση της τεχνολογίας μαγνητικής τομογραφίας. "
Ο Léonard λέει ότι είναι πολύ νωρίς για να πούμε πότε οι ανιχνευτές τους θα βγουν από το εργαστήριο σε πραγματικές συσκευές, αλλά λέει ότι μπορούν πρώτα να χρησιμοποιηθούν σε φορητές συσκευές για να επιθεωρήσουν τρόφιμα ή άλλα υλικά χωρίς να τα βλάψουν ή να τα διαταράξουν. Προς το παρόν, η τεχνική είναι ακόμα στα σπάργανα, περιορίζεται στο εργαστήριο. Πιθανότατα θα πρέπει να περιμένουμε μέχρι να κατασκευαστούν τα πρωτότυπα, πριν ξέρουμε ακριβώς πού θα δουλεύουν καλύτερα αυτοί οι ανιχνευτές terahertz.
