Anonim

"T-stråler " kan føre til sikrere medisinsk bildebehandling

Medisinsk

Dario Borghino

27. mai 2014

3 bilder

En ny teknikk kan oppdage terahertz-bølger ved romtemperatur raskt og nøyaktig (Bilde: University of Michigan)

Forskere ved University of Michigan har funnet en måte å nøyaktig oppdage elektromagnetiske bølger i terahertz-området ved først å konvertere dem til lyd. Forskjellen åpner nye applikasjoner som strekker seg fra strammere flyvesikkerhet til sikrere medisinsk bildebehandling.

Ingeniører vet veldig godt hvordan man kan manipulere et bredt spekter av elektromagnetiske bølger for å sende og motta signaler. Imidlertid har bølger med frekvenser fra 0, 1 til 10 THz så langt vært en svært vanskelig kunde. Deres frekvenser er for høye til å måles direkte av gjeldende genelektronikk, så forskere må stole på å måle sine fysiske egenskaper, som for eksempel deres energi og bølgelengde. Vi har måter å gjøre nettopp det, men de er svært ineffektive og upraktiske fordi slike enheter må bli avkjølt for å fungere skikkelig.

Et team ledet av prof. Jay Guo ved University of Michigan har designet og testet en transduser som fyller dette såkalte "terahertz gapet" ved å slå de svært høyfrekvente terahertzbølgene i ultralyd, som vi allerede vet hvordan å behandle . Viktigere, systemet gjør det på en pålitelig og praktisk måte, og kan operere ved romtemperatur.

Her er hvordan det fungerer. Når bølger i terahertz-området rammer transduseren, blir deres energi absorbert av karbonnanorør og omgjort til varme. Varmen utvider et fint nettverk av svampete polydimetylsiloksan (PDMS) plast, noe som skaper en trykkbølge i ultralydsområdet, tusen ganger for høyt for menneskelige ører å plukke opp. Til slutt plukkes en mikroringsresonator bare noen få millimeter i diameter og måler ultralydbølgene.

Denne enheten har en responshastighet på mindre enn en millionth av et sekund, som er fire størrelsesordener raskere enn tilsvarende enheter. Dette gjør det mulig å oppdage individuelle pulser av terahertzbølger, i stedet for bare kontinuerlige bekker.

Å finne en praktisk måte å samhandle med denne delen av det elektromagnetiske spektret åpner opp spennende nye muligheter. For hvert objekt utstråler hvert objekt noen få grader over absolutt null stråling på dette spekteret. Ved å oppdage disse bølgene kan vi nøyaktig bilde objekter på avstand, fra narkotika og våpen i flyplassen til interstellært støv i Melky Way.

Dessuten, fordi bølgene i dette spekteret antas å være harmløse for menneskekroppen (bare forårsaker en mild temperaturøkning), kan de også brukes til sikrere og mer effektiv medisinsk avbildning og diagnostikk.

Forskjellen er beskrevet i siste nummer av journalen Nature Photonics .

Kilde: University of Michigan

Hele enheten er bare noen få millimeter i størrelse (Foto: University of Michigan)

En ny teknikk kan oppdage terahertz-bølger ved romtemperatur raskt og nøyaktig (Bilde: University of Michigan)

Transduseren er dannet av et svampet plastmateriale med innebygde karbonnanorør (Bilde: University of Michigan)

Anbefalt Redaksjonens