Безвредные лучи: российские учёные создали чувствительные датчики для IT, медицины и систем безопасности

Коллектив российских учёных из Санкт-Петербурга создал дешёвый, высокочувствительный и быстродействующий детектор терагерцевого излучения на основе термоэлектрических плёнок. Разработчики уверены, что их простые и эффективные датчики найдут применение в сфере обороны, медицины и других областях. В частности, такие детекторы могут использоваться для улучшения технологий передачи цифровых данных и даже для обнаружения раковых опухолей.

Учёные из Университета ИТМО создали дешёвый и простой в производстве высокочувствительный и быстродействующий датчик (детектор) терагерцевого излучения на основе термоэлектрических плёнок. Разработчики уверены, что изобретение найдёт применение в сфере обороны, медицины, IT и других областях. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале Photonics.

Разработка российского коллектива представляет собой тонкие термоэлектрические плёнки на основе висмута (Bi) с разной концентрацией сурьмы (Sb), которые отличаются повышенной чувствительностью к терагерцевому излучению.

Как отмечают исследователи, терагерцевый диапазон остаётся недостаточно изученным, а хороших устройств, которые бы работали в нём, почти нет. Основной сложностью в работе учёные назвали решение проблемы чувствительности датчиков, так как при комнатной температуре на высокочастотную область терагерцевого излучения приходится и тепловое излучение предметов, из-за чего одно очень сложно отделить от другого.

«Существующие детекторы основаны на измерении теплового возбуждения поверхности. Несмотря на многие недавние достижения в области технологии терагерцевых датчиков, самые быстрые из них имеют низкую чувствительность, а самые чувствительные, как правило, медленные», — объяснил один из авторов исследования, руководитель лаборатории терагерцевой биомедицины факультета энергетики и экотехнологий Университета ИТМО Михаил Ходзицкий.

«Одна из основных задач этого исследования — поиск новых термоэлектрических материалов с высокой чувствительностью к терагерцевому излучению при комнатной температуре. Тогда не придётся использовать дорогое и сложное охлаждающее оборудование», — добавил он.

Изобретение заявлено как компактная и недорогая альтернатива уже существующим датчикам. Полученный терагерцевый детектор действует довольно быстро: время отклика меньше десяти миллионных долей секунды.

Настройка таких датчиков под нужную частоту обнаружения открывает возможность их использования в разных диапазонах.

Отмечается, что разработка окажется полезной для устройств беспроводной связи нового поколения, которые основаны на передаче терагерцевых сигналов (в частности, с использованием терагерцевых волн может вырасти скорость передачи данных в Wi-Fi-системах).

Как заявляют учёные, разработка может иметь гораздо более широкий спектр практического применения — от биомедицины до систем безопасности, так как терагерцевое излучение обладает уникальной способностью проникать во многие материалы и получать их особенный «спектральный портрет» через преграду (например, в виде бумажной или пластиковой упаковки). Так, с помощью новых датчиков появляется возможность находить вредные или запрещённые вещества в почтовых конвертах или контрабанду в багаже.

Также исследователи называют перспективной для применения этой технологии область медицинской диагностики. В отличие от рентгеновского, терагерцевое излучение не ионизирующее и потому может без вреда для организма пациента использоваться, например, при поиске раковых опухолей.

Источник: RT на русском