Terahertzová kamera. Kredit: MIT.

Terahertzové záření, jehož frekvence leží mezi infračervené světlem a mikrovlnným zářením, má velký potenciál pro nové typy zobrazovacích systémů. Výhoda terahertzových vln spočívá v tom, že mohou proniknout mnoha materiály a zobrazit nové úrovně detailů. Velmi důležité je i to, že terahertzové záření není ionizující. To znamená, že je pro lidi bezpečnější než rentgenové záření.

Keith Nelson. Kredit: Justin Knight / MIT.

V současnosti je problém s tím, že detektory, které snímají terahertzové vlny, bývají objemné, pomalé, nepraktické pro reálné podmínky a v neposlední řadě drahé. Tým odborníků MIT ve spolupráci se Samsungem a University of Minnesota, který vedl Keith Nelson, vyvinul nový typ terahertzové kamery, která detekuje pulzy terahertzového záření rychle, přesně a za pokojové teploty i tlaku.

Klíčovým prvkem nového zobrazovacího systému jsou kvantové tečky. Podle nedávného výzkumu fluoreskují ve viditelném světle, pokud je ozáří terahertzové vlny. Tyto fluorescence pak mohou být zachyceny běžným detektorem viditelného záření.

Logo. Kredit: MIT.

Výsledný obraz dokáže zachytit terahertzové pulzy nízké intenzity a mohl by rovněž zviditelnit polarizaci záření.

Zařízení se skládá z několika vrstev naskládaných na sebe. První z nich je pole nanočárek ze zlata, oddělených úzkými štěrbinami. Pak následuje vrstva kvantových teček. Nad nimi je běžný CMOS senzor, který detekuje viditelné záření emitované kvantovými tečkami po ozáření terahertzovými vlnami.

Badatelé tvrdí, že jejich zařízení během testů detekovalo terahertzové záření mnohem nižší intenzity, než jaké zachytí dnes existující systémy. Zároveň je mnohem menší a rovněž levnější. Každou z vrstev kamery je možné vyrobit soudobými postupy výroby mikročipů. Třešničkou na dortu je, že žádný takový systém dnes nedokáže zachytit polarizaci terahertzového záření.

Podle tvůrců kamery ještě zbývá hodně práce k dotažení nové technologie pro komerční využití. Stále jsou problematické například zdroje terahertzového záření, které jsou příliš těžkopádné. Vědci nicméně věří, že se jejich složitost podaří snížit. Když uspějí, terahertzové technologie mohou prorazit nejen v zobrazování. Terahertzové vlny se mohou během příštích let stát základem 6G komunikačních systémů.

Literatura

New Atlas 6. 11. 2022.

Nature Nanotechnology online 3. 11. 2022.