Las máquinas que pueden ver a través de los objetos y el interior del cuerpo humano en tiempo real han existido durante décadas. Pero debido a su volumen y costo, se encuentran principalmente en aeropuertos, donde se usan para exámenes, o en edificios médicos, donde las instalaciones de resonancia magnética (MRI, por sus siglas en inglés), compuestas de varias habitaciones, pueden costar más de $ 3 millones.
Pero un esfuerzo de colaboración entre científicos de los Laboratorios Nacionales Sandia, la Universidad de Rice y el Instituto de Tecnología de Tokio tiene como objetivo hacer que este tipo de imágenes sea mucho más portátil y asequible, un cambio que podría tener importantes implicaciones para las imágenes médicas, la detección de pasajeros e incluso la inspección de alimentos. .
La técnica, detallada en la revista Nano Letters, utiliza radiación de terahercios (también conocida como ondas submilimétricas, debido al tamaño de sus longitudes de onda), que se encuentra entre las longitudes de onda más pequeñas que generalmente se usan para la electrónica y las ondas más grandes utilizadas para la óptica. Las ondas son emitidas por un transmisor, pero a diferencia de las máquinas más grandes, son interceptadas por un detector hecho de una película delgada de nanotubos de carbono densamente empaquetados, lo que hace que el proceso de obtención de imágenes sea menos complejo y voluminoso.
Una tecnología algo similar ya se utiliza en dispositivos de detección de aeropuertos grandes. Pero según François Léonard de Sandia Lab, uno de los autores del artículo, la nueva técnica utiliza longitudes de onda aún más pequeñas, entre 300 gigahercios y 3 terahercios, en lugar de la frecuencia estándar de 30 a 300 gigahercios de ondas milimétricas.
El tamaño de onda más pequeño podría ser útil por motivos de seguridad, dice Léonard: algunos explosivos que no son tan visibles en el rango milimétrico se pueden ver con la tecnología de terahercios. Por lo tanto, estos detectores no solo podrían permitir una detección más rápida, gracias a su tamaño más pequeño, sino que también podrían adaptarse mejor a la tarea de detener a posibles terroristas.
Ha sido un desafío para aquellos en la industria encontrar materiales que no solo puedan absorber la energía a frecuencias tan bajas de manera eficiente, sino también convertirlos en una señal electrónica útil, razón por la cual la tecnología de detección es la verdadera innovación. Debido a que los nanotubos de carbono (melodías cilíndricas largas y delgadas de moléculas de carbono) se destacan en la absorción de luz electromagnética, los investigadores han estado interesados en su uso como detectores. Pero en el pasado, debido a que las ondas de terahercios son grandes en comparación con el tamaño de los nanotubos, han requerido el uso de una antena, lo que se suma a los requisitos de tamaño, costo y potencia de un dispositivo.
"Los detectores de nanotubos [anteriores] usaban solo uno o unos pocos nanotubos", dice Léonard. "Debido a que los nanotubos son tan pequeños, la radiación de terahercios tuvo que canalizarse hacia los nanotubos para mejorar la capacidad de detección".
Ahora, sin embargo, los investigadores han encontrado una manera de combinar varios nanotubos en una película delgada densamente compacta, combinando nanotubos metálicos, que absorben las ondas, y nanotubos semiconductores, que ayudan a convertir las ondas en una señal utilizable. Léonard dice que alcanzar esta densidad usando otros tipos de detectores sería extremadamente difícil.
Según los investigadores, esta técnica no requiere potencia adicional para funcionar. También puede funcionar a temperatura ambiente, una gran victoria para ciertas aplicaciones como máquinas de resonancia magnética, que deben bañarse en helio líquido (alcanzando temperaturas de alrededor de 450 grados bajo cero Fahrenheit) para lograr imágenes de alta calidad.
Este video da una mirada detrás de escena de cómo se ve el procedimiento:
El físico de la Universidad de Rice, Junichiro Kono, uno de los otros autores del artículo, cree que la tecnología también se puede utilizar para mejorar controles de seguridad de pasajeros y carga también. Pero también cree que la tecnología de terahercios podría algún día reemplazar máquinas voluminosas y costosas de resonancia magnética con un dispositivo mucho más pequeño.
"Las posibles mejoras en tamaño, facilidad, costo y movilidad de un detector basado en terahercios son fenomenales", dijo Kono en una historia de la Universidad de Rice sobre la investigación. “Con esta tecnología, se podría diseñar una cámara de detección de terahercios portátil que muestre tumores en tiempo real con una precisión precisa. Y podría hacerse sin la naturaleza intimidante de la tecnología de resonancia magnética ".
Léonard dice que es demasiado pronto para saber cuándo sus detectores pasarán del laboratorio a los dispositivos reales, pero dice que primero se pueden usar en dispositivos portátiles para inspeccionar alimentos u otros materiales sin dañarlos ni molestarlos. Por el momento, la técnica aún está en su infancia, confinada al laboratorio. Probablemente tendremos que esperar hasta que se produzcan prototipos antes de saber exactamente dónde funcionarán mejor estos detectores de terahercios.
