Energia

O som que revela os Raios T, a "radiação maravilha"

Raios T convertidos em som são detectados a temperatura ambiente
[Imagem: Sung-Liang Chen et al. - 10.1038/nphoton.2014.96]

Terahertz para ultrassom

A radiação eletromagnética - ou luz - na frequência dos terahertz é uma espécie de "onda maravilha".

Também conhecidas como "raios T", essas ondas prometem substituir os raios X sem causar danos pela radiação, criar novas formas de observar o Universo e até coisas um tanto estranhas, como celulares que enxergam através das paredes.

O problema é que os raios T estão em uma faixa do espectro eletromagnético ainda não totalmente domado pela ciência, o que significa que é difícil construir aparelhos para emitir e receber ondas nessas frequências.

A radiação terahertz localiza-se entre as micro-ondas e a radiação infravermelha, nas frequências entre 300 bilhões até 3 trilhões de ciclos por segundo.

Convertendo luz em som

Agora, Sung-Liang Chen e seus colegas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, tiraram proveito de uma técnica que vem ganhando atenção de pesquisadores de várias áreas, e que recentemente permitiu, por exemplo, a construção de um raio trator sônico.

Chen descobriu uma forma de converter a radiação terahertz em som - mais especificamente, em ultrassom -, tornando sua detecção fácil e prática.

O detector é pequeno e funciona a temperatura ambiente - os detectores atuais de luz terahertz são grandes, precisam ser mantidos a temperaturas criogênicas e não funcionam em tempo real, precisando primeiro gravar as ondas, para depois revelá-las.

O transdutor - um dispositivo que transforma um tipo de energia em outro - é feito com uma mistura de polidimetilsiloxano, ou PMDS, o material usado para fabricar lentes de contato, e nanotubos de carbono.

Quando a radiação terahertz atinge o transdutor, ela é absorvida pelos nanotubos de carbono, gerando calor. Esse calor expande o PDMS, criando uma onda de pressão - ondas ultrassônicas, similares às usadas em exames médicos.

"Há muitas maneiras de detectar o ultrassom. Nós transformamos um problema difícil em um problema que já foi solucionado," disse o professor Jay Guo, coordenador da equipe.

Ainda assim, para melhorar a sensibilidade, eles construíram seu próprio detector de ultrassons, na forma de um anel plástico de poucos milímetros de diâmetro - conhecido como microanel ressonador.

Raios T em tempo real

Quando todo o aparato foi conectado a um computador, a equipe verificou que seu sistema detecta as ondas terahertz em menos de um milionésimo de segundo, o que habilita o sistema para escanear materiais em tempo real - a equipe gerou imagens de peças de alumínio estáticas.

O conjunto é diferente de outros sistemas de detecção de luz terahertz porque ele responde à energia de impulsos individuais de luz terahertz, em vez de um fluxo contínuo de raios T.

Embora isso possa ser uma restrição para algumas aplicações, o ganho é que tudo funciona a temperatura ambiente.

Bibliografia:

Efficient real-time detection of terahertz pulse radiation based on photoacoustic conversion by carbon nanotube nanocomposite
Sung-Liang Chen, You-Chia Chang, Cheng Zhang, Jong G. Ok, Tao Ling, Momchil T. Mihnev, Theodore B. Norris, L. Jay Guo
Nature Photonics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2014.96




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