Найменший у світі терагерцовый сканер дозволить заглянути всередину окремих молекул
Незабаром окремі молекули різних хімічних сполук зможуть бути просканированы в терагерцевому діапазоні способом, подібним способом роботи систем безпеки в аеропортах та інших громадських місцях. Це стане можливим завдяки новому генератора-датчику, розробленим вченими-фізиками з Пітсбургського університету (University of Pittsburgh), розміри і роздільна здатність якого підходять для сканування в діапазоні електромагнітного випромінювання терагерцового настільки малих об'єктів як окремо взяті молекули і наночастинки.
Терагерцовое випромінювання - це електромагнітне випромінювання діапазону від 0.1 до 30 терагерц, що займає в спектрі місце між довгохвильовим інфрачервоним світлом і мікрохвильовим випромінюванням. Сканери на основі терагерцовых хвиль вже якийсь час використовуються в аеропортах і системах безпеки, прийшовши на заміну рентгенівським "просвічує" пристроїв, використання яких небезпечно для оточуючих людей.
Крім цього терагерцовое випромінювання, пройшовши крізь досліджуваний об'єкт, несе в собі досить багату інформацію, яку можна використовувати для досліджень матеріалів, для проведення біологічних, медичних досліджень і досліджень, в яких вимагається точна ідентифікація різних хімічних сполук. Однак, до останнього часу вченим не дуже добре вдавалося забратися з терагерцовыми сканерами на наноуровень, на рівень окремих молекул.
Новий мініатюрний терагерцовый сканер був розроблений групою вчених з Відділу фізики і астрономії Школи наук і мистецтв імені Кеннета П. Дітріха при Питсбургском університеті, очолюваної професором Джеремі Леві (Jeremy Levy). Конструкція нового широкосмугового датчика і випромінювача терагерцовых хвиль досить проста, вона сотстоит з трьох нанопровідників, розмірами близько 10 нанометрів, виготовлених з метало-оксидних сполук LaAlO3 і SrTiO3. Ці нанопроводники розташовані в певних положеннях відносно один одного, завдяки чому вони представляють собою пристрій, генеруючий та детектирующее електромагнітні хвилі терагерцового діапазону.
Джерелом енергії для створення терагерцового випромінювання є електричний потенціал, прикладений до одного з нанопровідників. А ініціює генерацію імпульсу широкосмугового випромінювання і детектування електричної складової терагерцового діапазону надзвичайно короткий імпульс лазерного світла з певними параметрами, який триває всього 30 фемтосекунд (фемтосекунда дорівнює 10^-15 секунди).
"Ми вважаємо, що можливість досліджень і сканування єдиних наноструктур і молекул за допомогою нашого датчика стане початком нового методу наукових досліджень, методу "терагерцовой мікро спектроскопії"" - розповідає професор Джеремі Леві, - "Створюючи наш терагерцовый микросканер, нам вдалося отримати безпрецедентну роздільну здатність, яка зробить його незамінним інструментом при проведенні безлічі фундаментальних досліджень".
Для демонстрації можливостей розробленого терагерцового минисканера вчені в найближчому часі збираються провести спектроскопічні дослідження в терагерцевому діапазоні молекул різних хімічних сполук і різних наночастинок, включаючи і фулерен C60.