टेराहर्ट्ज़ विकिरण - जिसे सबमिलीमीटर विकिरण के रूप में भी जाना जाता है, कई गैर-धातु सामग्रियों में प्रवेश कर सकता है और विशिष्ट अणुओं के हस्ताक्षर का पता लगा सकता है। उनके दिलचस्प गुणों के कारण, उनका उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। हालाँकि, वर्तमान में उपयोग में आने वाले अधिकांश टेराहर्ट्ज़ उपकरण महंगे, धीमे, भारी हैं, वैक्यूम सिस्टम की आवश्यकता होती है, और बेहद कम तापमान पर काम करते हैं, जिससे छवियों का पता लगाने और बनाने वाले उपकरणों को विकसित करना मुश्किल हो जाता है। terahertz तरंगें.
अभी, एमआईटी वैज्ञानिकों के सहयोग से मिनेसोटा विश्वविद्यालय और सैमसंग ने कम लागत वाला टेराहर्ट्ज़ कैमरा विकसित किया है। यह नया कैमरा उच्च संवेदनशीलता के साथ और कमरे के तापमान और दबाव पर तेजी से टेराहर्ट्ज़ दालों का पता लगा सकता है। इसके अलावा, यह वास्तविक समय में तरंगों के अभिविन्यास, या "ध्रुवीकरण" के बारे में जानकारी कैप्चर कर सकता है, जो मौजूदा डिवाइस नहीं कर सकते हैं।
इस जानकारी का उपयोग करके असममित अणु-युक्त सामग्रियों की पहचान की जा सकती है, या उनकी सतह स्थलाकृति का पता लगाया जा सकता है।
क्वांटम डॉट्सनई तकनीक में प्रयुक्त, हाल ही में टेराहर्ट्ज़ कंपन द्वारा सक्रिय होने पर दृश्य प्रकाश उत्सर्जित करने की खोज की गई है। फिर, दृश्यमान प्रकाश को बिना सहायता वाली आंखों से देखा जा सकता है और एक उपकरण द्वारा कैप्चर किया जा सकता है जो एक नियमित इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टर जैसा दिखता है कैमरा.
वैज्ञानिकों ने दो अलग-अलग उपकरण तैयार किए: एक, टेराहर्ट्ज़ दालों को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित करने के लिए क्वांटम डॉट की क्षमता का उपयोग करता है। दूसरा टेराहर्ट्ज़ तरंगों की ध्रुवीकरण स्थिति को दर्शाने वाली छवियां बनाता है।
नया "कैमरा" कई परतों से बना है और माइक्रोचिप्स के समान उद्योग-मानक विनिर्माण प्रक्रियाओं का उपयोग करके बनाया गया था। सब्सट्रेट प्रकाश उत्सर्जक क्वांटम डॉट सामग्री की एक परत से ढका हुआ है, इसके बाद छोटे स्लिट्स द्वारा विभाजित सोने की नैनोस्केल समानांतर रेखाओं की एक परत है। अंततः, ए सीएमओएस चिप छवि बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। एक ध्रुवमापी, जो ध्रुवीकरण डिटेक्टर के समान है, रिंग के आकार के नैनोस्केल स्लिट का उपयोग करके आने वाली किरणों के ध्रुवीकरण का पता लगा सकता है।
रसायन विज्ञान के प्रोफेसर कीथ नेल्सन ने कहा, “टेराहर्ट्ज़ विकिरण के फोटॉन में बेहद कम ऊर्जा होती है, जिससे उनका पता लगाना कठिन हो जाता है। तो, यह उपकरण जो कर रहा है वह उस छोटी सी फोटॉन ऊर्जा को किसी दृश्यमान चीज़ में परिवर्तित कर रहा है जिसे एक नियमित कैमरे से पता लगाना आसान है।
प्रयोगों के दौरान, कैमरे ने कम तीव्रता के स्तर पर टेराहर्ट्ज़ दालों का पता लगाया जो आज की बड़ी और महंगी प्रणालियों की क्षमता से अधिक है। इसके अलावा, यह अपने उपकरणों में प्रयुक्त कुछ संरचनाओं की टेराहर्ट्ज़-प्रबुद्ध तस्वीरें लेकर डिटेक्टर की क्षमताओं को भी दिखाता है।
वैज्ञानिकों ने नोट किया, "उन्होंने अपने नए काम से टेराहर्ट्ज़ पल्स डिटेक्शन समस्या को हल कर लिया है, अच्छे स्रोतों की कमी बनी हुई है - और दुनिया भर के कई शोध समूहों द्वारा इस पर काम किया जा रहा है।"
"नए अध्ययन में उपयोग किया जाने वाला टेराहर्ट्ज़ स्रोत लेजर और ऑप्टिकल उपकरणों की एक बड़ी और बोझिल श्रृंखला है जिसे आसानी से व्यावहारिक अनुप्रयोगों तक नहीं बढ़ाया जा सकता है, लेकिन नए स्रोत आधारित माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक तकनीक अच्छी तरह से विकास के अधीन हैं।"
"मुझे लगता है कि यह दर-सीमित करने वाला कदम है: क्या आप [टेराहर्ट्ज़] सिग्नल को ऐसे आसान तरीके से बना सकते हैं जो महंगा न हो? लेकिन कोई सवाल नहीं आ रहा है।”
सांग-ह्यून ओह, पेपर के सह-लेखक और मिनेसोटा विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के मैकनाइट प्रोफेसर, जो जोड़ता है जबकि टेराहर्ट्ज़ कैमरों के वर्तमान संस्करणों की कीमत हजारों डॉलर है, इस प्रणाली के लिए उपयोग किए जाने वाले सीएमओएस कैमरों की सस्ती प्रकृति इसे "व्यावहारिक टेराहर्ट्ज़ कैमरा बनाने की दिशा में एक बड़ा कदम" बनाती है।
भले ही कैमरा सिस्टम अभी भी व्यावसायीकरण से दूर है, वैज्ञानिक नए लैब डिवाइस का उपयोग तब कर रहे हैं जब उन्हें टेराहर्ट्ज़ विकिरण का पता लगाने के लिए त्वरित तरीके की आवश्यकता होती है।
शोध दल में मिनेसोटा विश्वविद्यालय के डेहान यू शामिल थे; एमआईटी में फेरान विडाल-कोडिना, न्गोक-कुओंग न्गुयेन, हेंड्रिक उत्तज़त, जिंची हान, व्लादिमीर बुलोविक, मौंगी बावेंडी, और जैमे पेरायर; सैमसंग एडवांस्ड इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में चान-वूक बैक और क्यूंग-सांग चो; और स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में आरोन लिंडेनबर्ग। इस कार्य को एमआईटी इंस्टीट्यूट फॉर सोल्जर नैनोटेक्नोलॉजीज, सैमसंग ग्लोबल रिसर्च आउटरीच प्रोग्राम और सेंटर फॉर एनर्जी एफिशिएंट रिसर्च साइंस के माध्यम से अमेरिकी सेना अनुसंधान कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया था।
जर्नल संदर्भ:
- शि, जे., यू, डी., विडाल-कोडिना, एफ. एट अल। क्वांटम-डॉट-एन्हांस्ड टेराहर्ट्ज़-टू-विज़िबल फोटॉन अपकन्वर्ज़न पर आधारित एक कमरे के तापमान ध्रुवीकरण-संवेदनशील सीएमओएस टेराहर्ट्ज़ कैमरा। नेट। Nanotechnol। (2022)। DOI: 10.1038/s41565-022-01243-9
