Mesin yang dapat melihat melalui objek dan di dalam tubuh manusia secara real time telah ada selama beberapa dekade. Tetapi karena besarnya dan biayanya, sebagian besar ditemukan di bandara, tempat mereka digunakan untuk penyaringan, atau bangunan medis, tempat fasilitas MRI — yang terdiri dari beberapa kamar — dapat berharga lebih dari $ 3 juta.
Tetapi upaya kolaborasi antara para ilmuwan di Sandia National Laboratories, Rice University dan Tokyo Institute of Technology bertujuan untuk membuat pencitraan semacam ini jauh lebih portabel dan terjangkau - sebuah perubahan yang bisa memiliki implikasi besar untuk pencitraan medis, skrining penumpang, dan bahkan inspeksi makanan .
Teknik ini, yang dirinci dalam jurnal Nano Letters, menggunakan radiasi terahertz (juga dikenal sebagai gelombang submillimeter, karena ukuran panjang gelombangnya), yang jatuh di antara panjang gelombang yang lebih kecil yang biasanya digunakan untuk elektronik dan gelombang yang lebih besar yang digunakan untuk optik. Gelombang dipancarkan oleh pemancar, tetapi tidak seperti di mesin yang lebih besar, dicegat oleh detektor yang terbuat dari film tipis nanotube karbon padat, membuat proses pencitraan lebih kompleks dan tebal.
Teknologi yang agak mirip sudah digunakan di perangkat skrining bandara besar. Tetapi menurut François Léonard dari Sandia Lab, salah satu penulis makalah ini, teknik baru ini menggunakan panjang gelombang yang lebih kecil — antara 300 gigahertz dan 3 terahertz, alih-alih frekuensi 30 hingga 300 gigahertz frekuensi gelombang milimeter standar.
Ukuran panjang gelombang yang lebih kecil bisa membantu untuk tujuan keamanan, kata Léonard: Beberapa bahan peledak yang tidak terlihat dalam kisaran milimeter dapat dilihat dengan teknologi terahertz. Jadi, bukan saja detektor ini memungkinkan pemutaran lebih cepat, berkat ukurannya yang lebih kecil, tetapi mereka juga bisa lebih cocok untuk tugas menghentikan calon teroris, juga.
Merupakan tantangan bagi mereka yang berada di industri untuk menemukan bahan yang tidak hanya dapat menyerap energi pada frekuensi rendah secara efisien, tetapi juga mengubahnya menjadi sinyal elektronik yang berguna — itulah sebabnya teknologi pendeteksian itulah inovasi sesungguhnya. Karena karbon nanotube (panjang, molekul silinder karbon tipis) unggul dalam menyerap cahaya elektromagnetik, para peneliti telah lama tertarik pada penggunaannya sebagai detektor. Tetapi di masa lalu, karena gelombang terahertz lebih besar dibandingkan dengan ukuran nanotube, mereka harus menggunakan antena, yang menambah ukuran perangkat, biaya, dan kebutuhan daya.
"Detektor nanotube [Sebelumnya] hanya menggunakan satu atau beberapa nanotube, " kata Léonard. "Karena nanotube sangat kecil, radiasi terahertz harus disalurkan ke nanotube untuk meningkatkan detektivitas."
Namun sekarang, para peneliti telah menemukan cara untuk menggabungkan beberapa nanotube bersama dalam film tipis yang padat, menggabungkan kedua nanotube logam, yang menyerap gelombang, dan semikonduktor nanotube, yang membantu mengubah gelombang menjadi sinyal yang bisa digunakan. Léonard mengatakan mencapai kerapatan ini menggunakan jenis detektor lain akan sangat sulit.
Menurut para peneliti, teknik ini tidak memerlukan tenaga ekstra untuk beroperasi. Ini juga dapat beroperasi pada suhu kamar — kemenangan besar untuk aplikasi tertentu seperti mesin MRI, yang harus dimandikan dalam helium cair (mencapai suhu sekitar 450 derajat di bawah nol Fahrenheit) untuk mencapai gambar berkualitas tinggi.
Video ini memberikan tampilan di belakang layar seperti apa prosedurnya:
Fisikawan Rice University, Junichiro Kono, salah satu penulis makalah lain, berpendapat bahwa teknologi tersebut juga dapat digunakan untuk meningkatkan pemeriksaan keamanan penumpang dan kargo juga. Tetapi dia juga percaya teknologi terahertz suatu hari bisa menggantikan mesin MRI yang besar dan mahal dengan perangkat yang jauh lebih kecil.
"Potensi peningkatan dalam ukuran, kemudahan, biaya dan mobilitas dari detektor berbasis terahertz sangat fenomenal, " kata Kono dalam kisah Universitas Rice pada penelitian tersebut. “Dengan teknologi ini, Anda dapat merancang kamera pendeteksi terahertz genggam yang dapat memotret tumor secara real time dengan akurasi yang tepat. Dan itu bisa dilakukan tanpa sifat mengintimidasi teknologi MRI. "
Léonard mengatakan masih terlalu dini untuk mengetahui kapan detektor mereka akan berpindah dari lab ke perangkat yang sebenarnya, tetapi dia mengatakan mereka mungkin pertama kali digunakan dalam perangkat portabel untuk memeriksa makanan atau bahan lain tanpa merusak atau mengganggu mereka. Untuk saat ini, teknik ini masih dalam masa pertumbuhan, terbatas pada laboratorium. Kita mungkin harus menunggu sampai prototipe diproduksi sebelum kita tahu persis di mana detektor terahertz ini akan bekerja dengan baik.
