O raio-x está com os dias contados?

A radiação Terahertz (THZ) tem atraído um grande interesse dos pesquisadores para a geração de imagens e aplicações de sensoriamento, porque possuem um enorme potencial para substituir os "raios-x" que são prejudiciais à saúde humana.

Radiação THZ, no entanto, têm uma energia muito baixa, o que torna difícil a sua detecção. Agora, os pesquisadores Yukio Kawano e Koji Ishibashi, do RIKEN Advanced Science Institute, Wako, Japão, criaram um detector de radiação terahertz embutido em um único chip.

A Radiação THz possui diversas vantagens sobre os raios-x. Como a energia de luz é muito baixa, a Radiação THz é menos prejudicial aos materiais. Do mesmo modo, a Radiação THz é fortemente absorvida pela água, o que significa que o tecido mole do corpo humano pode ser "fotografado" por Radiação THz. Por estas razões, a Radiação THz possui aplicações em campos tão abrangente como biosensoriamento e inspeção de alimentos.

Até agora, a falta de detectores compactos e eficientes tem dificultado a utilização generalizada de sistemas de imagem THz. O esquema de detecção THz em alta resolução em chip, conforme os cientistas relataram na revista Nature Photonics 1, baseia-se em uma técnica que utiliza uma pequena abertura e uma sonda (um tipo de antena) para radiação THz (Fig. 1). Tal como ondas de água planares que se movem através de uma estreita fenda e são convertidos em ondas circulares, a propagação da Radiação THz através da abertura forma 'ondas evanescentes' densas o bastante para serem detectadas.

As ondas evanescentes decaem rapidamente em intensidade à medida que se afastam da abertura. Mesmo distâncias pequenas entre a antena e a abertura podem degradar a detecção dessas ondas.

"Em nossa abordagem, o detector é integrado com a abertura e a sonda, o que nos permite detectar diretamente a própria onda evanescente", diz Yukio Kawano comentando sobre as vantagens do design.

A abertura localiza-se dentro de uma fina película de ouro através do qual a Radiação THz passa. As ondas evanescentes são então aumentadas dentro da estreita abertura de uma sonda arco em forma de "gravata borboleta" de ouro antes de alcançar o detector. O detector em si consiste em finos filmes semicondutores com uma camada altamente móvel de elétrons que absorvem a Radiação THz.

A total integração de todos os componentes em um único chip assegura um sistema de detecção simples e robusto. De fato, nos primeiros ensaios, os pesquisadores conseguiram alcançar uma elevada eficiência de detecção com uma resolução de 9 µm - significativamente menor do que o comprimento de onda de 215 THz µm, que está muito além das possibilidades da óptica convencional. Portanto, os dispositivos simples e robustos com base no design atual deverão ter um impacto significativo sobre o desenvolvimento da tecnologia de imagem THz.

Fonte: RIKEN RESEARCH



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