Японские ученые разработали портативный гибкий датчик, чувствительный к терагерцовому излучению. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.
Терагерцовое излучение — вид электромагнитного излучения с субмиллиметровой длиной волны (0,1–1 миллиметр). За счет высокой проникающей способности и безопасности оно позволяет «просвечивать» большинство объектов, в том числе живых организмов. Так, в некоторых аэропортах терагерцовое сканирование применяется для досмотра пассажиров. Однако существующие установки являются громоздкими, а для достижения нужной чувствительности их детектор должен быть охлажден до температур, близких к абсолютному нулю (3–4 кельвина). Кроме того, они плохо справляются с криволинейными формами.
Для совершенствования технологии ученые из Токийского университета сконструировали терагерцовый датчик на основе углеродных нанотрубок. Ранее этот материал уже использовался при создании фотоприемников, чувствительных к видимой, инфракрасной и терагерцовой области спектра. На первом этапе авторы создали «активное» устройство из восьми или 23 слоев нанотрубок p-типа (основными носителями заряда в них являются не электроны, а дырки) и металлических электродов толщиной 20 нанометров. Затем методом двойного электрического слоя на сенсоре был образован p-n-переход.
Датчик тестировался на различных предметах при комнатной температуре. Так, «активный» образец прикладывался к пластмассовой коробке, в которой находилась подушечка жвачки, или оборачивался вокруг пластиковой бутылки с дефектом, скрытым за изолентой. После этого на него направляли лазер. Во всех случаях полученное изображение позволяло определить местоположение и форму скрытого объекта. Ученые отмечают, что частота излучения сильно зависела от теплопроводности электродов. Максимальной частота была при сочетании алюминия и титана — 29 терагерц, снимки в этом случае обладали высоким разрешением.
«Пассивный» датчик был рассчитан на обнаружение спонтанного терагерцового излучения от объекта: чувствительность устройства составила менее девяти терагерц. При помещении сенсора в вакуум показатель возрастал втрое — поскольку рассеяние тепла в этом случае сокращалось. По словам авторов, новый датчик имеет широкий круг приложений: с его помощью можно проводить неинвазивную проверку лекарств, продовольственных товаров и медицинских инструментов. Кроме того, он может заменить рентген и другие методы медицинской визуализации.
