Forskare vid Tokyo Institute of Technology har utvecklat en bärbar och bärbar terahertz-skanningsenhet som använder matriser av kolnanorör för icke-invasiv inspektion av tredimensionella objekt utan att behöva skrymmande perifera optiska komponenter. Enheten förväntas ha omfattande tillämpningar, inklusive icke-invasiva inspektioner av medicinsk utrustning och läkemedelsleveransutrustning, såsom sprutor, liksom avbildning av cancerceller, blodproppar, svettkörtlar och tänder. Resultaten publiceras i Nature Photonics , November 2016.

Bildenheter baserade på terahertzvågor visar löfte om icke -invasiv inspektion av fasta föremål och mjuka vävnader i människokroppen. Dock, terahertz-vågor har svårt att avbilda och återge de böjda konturerna av tredimensionella objekt. Vidare, terahertz-enheter som för närvarande används för helkroppsskanning på flygplatser måste rotera 360 grader runt människokroppen, och är alltså stora, stor och tung, och icke-bärbar. Dessutom, materialen som används för att tillverka konventionella terahertz -system är inte flexibla, och terahertz -detektorerna måste kylas för att uppnå hög detekteringskänslighet.

Därför, forskare söker terahertz bildsystem som är bärbara, flexibel, och fungerar effektivt vid rumstemperatur. För att hantera dessa utmaningar, Yukio Kawano och kollegor vid Laboratory for Future Interdisciplinary Research of Science and Technology, Tokyo Institute of Technology, har visat en terahertz -bildanordning tillverkad med matriser av kolnanorör (CNT). I synnerhet, CNT har tidigare använts för tillverkning av fotodetektorer som fungerar i det synliga, infraröd, och terahertz -områden i det elektromagnetiska spektrumet.

Tokyo Tech -teamet tillverkade en flexibel, bredband-terahertz-skanner genom att integrera 23 CNT-detektorelement i en enda array. Den mekaniska styrkan hos CNT -filmen som används i detektorn kan lätt böjas över ett stort antal vinklar, till skillnad från konventionella halvledarmaterial som är ömtåliga och bryts under stress. Viktigt, CNT -filmerna absorberar också elektromagnetisk strålning över ett brett terahertz -område, vilket eliminerar behovet av plana antenner för att skanna objekt. Terahertz -skannern som utvecklats av Kawano och hans team användes framgångsrikt för aktiv avbildning av platta och krökta prover; multiview -skanning av cylindriska prover; och passiv bärbar avbildning av en mänsklig hand.

I framtiden, forskargruppen förväntar sig att tillämpningarna av deras terahertz -skanner kommer att förbättra möjligheten för icke -invasiva inspektioner inom läkemedel, livsmedelskvalitetskontroll, och medicinsk övervakning. Dessa applikationer är möjliga eftersom terahertz -skannern är bärbar, portabla, och kan skanna 3D-objekt utan att kräva komplex optik eller utrustning.