據(jù)科學(xué)日?qǐng)?bào)報(bào)道，近日科學(xué)家們研發(fā)的一種能夠檢測(cè)光波的最新設(shè)備或能幫助打開(kāi)電磁光譜的最后邊界——太赫茲(Terahertz)光譜。這個(gè)名為T射線的光波太長(zhǎng)以至于人眼無(wú)法看到，它可以幫助機(jī)場(chǎng)保安檢測(cè)化學(xué)和其它武器，還可以讓醫(yī)生對(duì)身體組織進(jìn)行成像，同時(shí)保證對(duì)健康區(qū)域的傷害盡量最少。此外，這或能給天文學(xué)家提供新的工具研究其它太陽(yáng)系的行星。而這些只是少數(shù)可能的應(yīng)用領(lǐng)域。    

光的演示圖。用于傾聽(tīng)光波的設(shè)備將幫助打開(kāi)電磁光譜的最后邊界。  

由于目前只有檢測(cè)光的專門工具具備檢測(cè)太赫茲頻率的能力，工程師尚未有效的利用它們。美國(guó)密西根大學(xué)研究人員演示了一種獨(dú)特的太赫茲探測(cè)器和成像系統(tǒng)，可以有效的填補(bǔ)太赫茲空隙(Terahertz Gap)。  

“我們將T射線光轉(zhuǎn)化為聲音，” 美國(guó)密西根大學(xué)電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械工程以及（化學(xué)）大分子科學(xué)與工程的郭杰（Jay Guo）教授這樣說(shuō)道。“我們的探測(cè)器非常敏感緊湊，能夠在室溫下工作，我們利用了一種非傳統(tǒng)的方法制造它。”這一探測(cè)器產(chǎn)生的聲音非常高，人耳無(wú)法聽(tīng)到。

太赫茲空隙介于電磁光譜中微波和紅外波段之間。這個(gè)光譜從最長(zhǎng)最低能量的電磁波到最短高能量的伽馬射線，后者在核彈爆炸時(shí)以及放射性原子衰變時(shí)會(huì)釋放。在這兩個(gè)極端之間存在微波頻率，后者可以用于煮熟食物或者傳輸手機(jī)信號(hào)；使熱視覺(jué)技術(shù)變?yōu)榭赡艿募t外頻率；我們的世界所看到的光和顏色的可見(jiàn)波長(zhǎng)；以及讓醫(yī)生可以窺看我們身體內(nèi)部的X射線。  

太赫茲頻段是“科研沃土”，郭和同事這樣表示。然而，現(xiàn)在的探測(cè)器要么非常笨重且必須在低溫下工作，要么無(wú)法實(shí)時(shí)操作。這限制了它們應(yīng)用的有效性，例如武器和化學(xué)檢測(cè)，或者醫(yī)療成像和診斷，郭這樣解釋道。  

郭和同事發(fā)明了一種特殊的換能器，能夠?qū)崿F(xiàn)光-聲音的轉(zhuǎn)換。換能器主要是將一種能量形式轉(zhuǎn)換為另一種。在這個(gè)例子里便是將太赫茲光轉(zhuǎn)換為超聲波然后傳輸它們。  

這種換能器是由一種名為聚二甲硅氧烷（PDMS）的海綿狀塑料制品，以及碳納米管混合物制成的，以下是它的工作原理：當(dāng)太赫茲光遇到換能器，納米管會(huì)將它吸收，轉(zhuǎn)化為熱量，然后將這種熱量傳遞給PDMS。加熱的PDMS會(huì)膨脹，創(chuàng)造一種輸出的壓力波，這便是超聲波。它大概是人耳能夠聽(tīng)到的上限的1000倍。  

“檢測(cè)超聲波的方式有很多，”郭說(shuō)道。“我們將一個(gè)非常困難的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)已經(jīng)被解決的問(wèn)題。”盡管超聲波探測(cè)器已經(jīng)存在——包括那些用于醫(yī)療成像的——研究人員自己制造了一種非常敏感的顯微鏡可見(jiàn)塑料環(huán)，名為微環(huán)諧振器。這種結(jié)構(gòu)測(cè)量的大小只有幾毫米。  

研究人員將他們研發(fā)的系統(tǒng)與電腦相連，并演示了這一系統(tǒng)可以用于掃描和產(chǎn)生鋁交圖像。這種最新探測(cè)器的反應(yīng)速度只有幾百萬(wàn)分之一秒，郭表示它能夠支持很多領(lǐng)域的實(shí)時(shí)太赫茲成像。  

這個(gè)系統(tǒng)與其它基于熱的太赫茲?rùn)z測(cè)系統(tǒng)有所不同，因?yàn)樗轻槍?duì)單個(gè)太赫茲光脈沖的能量，而非持續(xù)的T射線流做出反應(yīng)。因此，它對(duì)溫度范圍以外的變化并不敏感。這項(xiàng)研究是由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）和美國(guó)空軍科研辦公室(US Air Force Office of Scientific Research)資助進(jìn)行的。