Ученые Калифорнийского технологического института разработали микрочип, который позволит просвечивать предметы с помощью обычного смартфона. Профессор электротехники Али Хаджимири и его коллега Кошик Сенгупта нашли способ генерировать и передавать Т-лучи (электромагнитные волны частотой 0,3-3 ТГц), используя стандартные микросхемы, построенные по технологии CMOS. Т-лучи способны проникать сквозь твердые объекты и создавать четкое изображение того, что спрятано внутри.
До сих пор их применение ограничивалось отдельными экспериментами, так как оборудование было громоздким и очень дорогим. Хаджимири и Сенгупта попытались решить задачу, применяя дешевые стандартные компоненты, массовое производство которых уже налажено. При этом ученым пришлось столкнуться с двумя основными сложностями.
Кошик Сенгупта и Али Хаджимири демонстрируют возможности чипа
Во-первых, транзисторы, размещаемые на обычных кремниевых микрочипах, технически не могут работать на высоких частотах, необходимых для создания Т-лучей. Однако если собрать их в достаточном количестве (что возможно из-за крайней миниатюрности), настроить и синхронизировать, то вместе они способны генерировать излучение нужной частоты. Хаджимири, разъясняя этот момент, любит говорить о муравьях, которые, объединившись, становятся сильнее слона.
Получив Т-лучи, исследователи столкнулись со второй проблемой отсутствием проволочной антенны, подходящей для передачи терагерцевого сигнала. Тут снова пригодился принцип «муравьи вместо слона»: в микросхему встроили множество крошечных металлических элементов, благодаря которым он сам стал работать как антенна.
В итоге ученые создали чип шириной в одну десятую дюйма – достаточно компактный для мобильных устройств, работающий в 300 раз быстрее обычных кремниевых микросхем и генерирующий направленный терагерцевый сигнал, мощность которого в 1000 раз выше, чем у предшествующих разработок.
Терагерцевый чип в сравнении с монетой
В порядке эксперимента исследователи сконструировали сканнер, сумевший обнаружить бритвенное лезвие в куске пластика и показать наличие жира в курином мясе. «Мы не говорим о потенциальном применении. Мы действительно продемонстрировали, что это работает, – сказал Хаджимири. – Когда впервые увидели получившиеся изображения, у нас просто дух захватило».
Игрушка «с начинкой» и образ скрытых предметов, полученный с помощью Т-лучей
«Начинка» как она есть
В дальнейшем мобильные устройства, снабженные данным чипом, можно будет использовать для быстрого досмотра багажа в аэропортах и посылок на почте, неинвазивной диагностики рака кожи, обнаружения старинной живописи, скрытой под слоями краски, и даже в компьютерных играх с жестовым управлением. Не говоря уже о многочисленных развлекательных опциях для владельцев смартфонов.
Есть подозрение, что коммерциализация изобретения не заставит себя ждать, так как профессор Хаджимири может похвастаться определенным предпринимательским опытом. В 2002 году он основал, а в дальнейшем успешно продал фирму Axiom Microdevices, занимавшуюся, что неудивительно, электронными компонентами. Сейчас профессор ведет переговоры с несколькими компаниями. Он обещает, что массовое производство чипа обойдется без строительства новых фабрик, а стоимость конечного продукта не превысит одного доллара.