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

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. Об этом RT сообщили в пресс-службе вуза.

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.

• Схема установки
• © Михаил Ходзицкий / Университет ИТМО

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

Также по теме

Батарейки для интернета вещей: российские учёные создали элементы питания систем умного дома и носимой электроники

Исследователи НИТУ «МИСиС» разработали инновационные фотопреобразователи на основе наночастиц оксида никеля, которые преобразуют свет...

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.