Anonim

"T-paprsky" by mohly vést k bezpečnějšímu lékařskému zobrazování

Lékařský

Dario Borghino

27. května 2014

3 obrázky

Nová technika může rychle a přesně detekovat terahertzové vlny při pokojové teplotě (obrázek: University of Michigan)

Vědci z University of Michigan našli způsob, jak přesně detekovat elektromagnetické vlny v terahertzovém rozsahu tím, že je nejprve převedou na zvuk. Předem se otevírají nové aplikace, od přísnější bezpečnosti letiště až po bezpečnější lékařské zobrazování.

Inženýři velmi dobře vědí, jak manipulovat s širokým spektrem elektromagnetických vln pro vysílání a příjem signálů. Avšak vlny s kmitočty v rozmezí od 0, 1 do 10 THz jsou zatím velmi obtížné zákazníky. Jejich frekvence jsou příliš vysoké, aby byly měřeny přímo elektronikou současného genu, takže se vědci musí spolehnout na měření jejich fyzikálních vlastností, jako je jejich energie a vlnová délka. Máme způsoby, jak to udělat, ale jsou velmi neefektivní a nepraktické, protože mezi jinými musí být takové přístroje chlazeny, aby fungovaly správně.

Tým, vedený profesorem Jayem Guoem na univerzitě v Michiganu, navrhl a testoval snímač, který vyplní tuto takzvanou "terahertzovou mezeru" tím, že otočí velmi vysokofrekvenční terahertzové vlny na ultrazvuk, který už víme, jak zpracovat . Ještě důležitější je, že systém tak činí spolehlivým a pohodlným způsobem a může pracovat při pokojové teplotě.

Zde funguje. Když vlny v terahertzovém rozsahu zasáhnou snímač, jejich energie je absorbována uhlíkovými nanotrubkami a přeměněna na teplo. Teplo rozšiřuje jemnou síť houbovitého polydimethylsiloxanu (PDMS) z plastu, vytvářející tlakovou vlnu v ultrazvukovém rozsahu, tisíckrát vysoká na to, aby lidské uši zvedly. Konečně mikrovlnný rezonátor, který má jen několik milimetrů v průměru, zvedá a měří ultrazvukové vlny.

Toto zařízení má rychlost odezvy menší než jednu milióninu sekundy, což je o čtyři řády rychlejší než podobné zařízení. To umožňuje rozpoznat jednotlivé impulsy terahertzových vln, spíše než jen kontinuální proudy.

Nalezení praktického způsobu interakce s touto částí elektromagnetického spektra otevírá vzrušující nové možnosti. Pro jeden každý objekt o několik stupňů nad absolutní nulou vyzařuje záření černého těla v tomto spektru. Zjišťování těchto vln by nám umožnilo přesně zobrazovat objekty na dálku, od drog a zbraní na letišti až po mezihvězdný prach na vzdálené straně Mléčné dráhy.

Navíc, protože vlny v tomto spektru jsou považovány za neškodné lidskému tělu (jen způsobují mírné zvýšení teploty), mohou být také použity pro bezpečnější a účinnější lékařské zobrazování a diagnostiku.

Pokrok je popsán v posledním čísle časopisu Nature Photonics .

Zdroj: Michiganská univerzita

Celé zařízení má pouze několik milimetrů (Photo: University of Michigan)

Nová technika může rychle a přesně detekovat terahertzové vlny při pokojové teplotě (obrázek: University of Michigan)

Převodník je tvořen z houbovitého plastu s vloženými uhlíkovými nanotrubkami (obrázek: University of Michigan)

Doporučená Redakce Choice