Сверхбыстрые электромагнитные импульсы продолжительностью в одну миллионную часть миллионной доли секунды «обузданы» группой ученых из США.
Стоит отметить, что позволяющее работать с терагерцовыми волнами оборудование существует на рынке достаточно давно, однако его стоимость, дополненная технологическими сложностями при организации массового или штучного производства, превышает любые разумные пределы. Американским специалистам — ассистенту профессора кафедры электротехники Кошику Сенгупта и докторанту Принстонского Университета в области электротехники Сюэ Ву, автору публикации о разработанном способе создания ТГц-чипа, удалось значительно удешевить производственный процесс. По словам соавторов изобретения, полученный ими микрочип, способный отправлять и принимать сверхкороткие волны на небольшое расстояние, при налаживании массового производства будет обходиться покупателям в «считанные доллары», что сопоставимо со стоимостью чипов для сегмента носимой электроники. Более того, — разработку американцев с легкостью можно внедрять в уже готовые технологические решения для смартфонов и планшетов, — интеграция ТГц-чипа в микросхему мобильного процессора, имеющего архитектуру «все-в-одном», является весьма простой и осуществимой задачей. Другим направлением для применения терагерцовых волн в доступном исполнении становится медицина — в отличие от рентгеновского облучения, ТГц-волны используют для собственного «перемещения» несоизмеримо меньшие объемы энергии, что исключает повреждение человеческих тканей, органов и структуры ДНК. Но главное преимущество таких волн — способность проникать сквозь непроводящий материал, который невозможно «просветить» имеющимися в арсенале современных технологов техническими средствами.
Созданные учеными из США терагерцовые чипы помогут «заглядывать» сквозь одежду или в невидимые для применяемого сегодня таможенниками и спецслужбами спецоборудования ящики для перевозки грузов, что автоматически открывает перспективу еще одного направления для использования разработки американцев. О том, как с помощью сверхкоротких волн можно выяснить химический состав обследуемого объекта, известно уже давно — отправленные передатчиком сигналы после отражения от материала принимаются приемником и анализируются на предмет искажений. При отражении от материала с определенной структурой происходит корректировка сигнала, сообщающая о свойствах и характеристиках «обнаруженного» волнами объекта. Именно в этом направлении, если верить заявлениям соавторов изобретения, создавшие сверхдешевый ТГц-чип специалисты из Принстона рассчитывают двигаться в дальнейшем. По словам Сенгупты, «использование световых волн для анализа различных материалов является одним из самых перспективных и наиболее сложных применений для терагерцовой технологии». О принципе «работы» ТГц-микрочипа ученые рассказали на страницах научного журнала, полностью расписав особенности функционирования разработанного ими чипа.
Так, стало известно способе, с помощью которого электротехникам из США удалось преодолеть терагерцовый барьер с использованием сверхдешевых компонентов. Чтобы отказаться от применения громоздких терагерцовых генераторов, зачастую превышающих в размерах привычные для потребителей легковые автомобили, а также очень дорогих в производстве и эксплуатации сверхбыстрых лазеров, составляющих основу для гигагерцовых технологий, разработчики значительно упростили уже имеющиеся схемы генерации и анализа ТГц-волн. Для этого они создали сверхмалый ТГц-генератор и миниатюрное устройство, способное принимать и интерпретировать возвращающиеся после облучения объекта волны. Размер полученного чипа исчисляется считанными миллиметрами, позволяя уже сейчас оценить объемы затрат на их серийный выпуск — при массовых заказах стоимость микрочипов едва превысит несколько американских долларов, значительно удешевляя перспективную технологию. Само технологическое решение, позволяющее работать с терагерцовыми волнами на столь дешевом оборудовании, оказалось простым до безобразия — вместо создания сверхсложного приемника для ТГц-сигнала выпускники старейшего частного исследовательского университета «рассматривают» оставляемую ТГц-волнами на внутренней структуре микрочипа-приемника «картинку», интерпретируя ее для получения нужных сведений о «просвеченном» материале.
Отмечается, что при взаимодействии с металлической структурой чипа ТГц-волны создают очень сложное распределение электромагнитных полей, остающихся уникальными для возвращающегося сигнала. Получаемые таким образом «узоры» становятся своеобразной «подписью» для идентифицируемых волн, значительно упрощая саму технологию идентификации — получать необходимый результат можно с помощью крошечных устройств, интегрированных внутрь более крупного микрочипа. Сенгупта подчеркнул, что «вместо непосредственного чтения волн мы интерпретируем узоры, которые создаются ТГц-волнами», что соответствует «чтению разбегающихся от упавшей дождевой капли колебаний на воде».