Tuyển dụng
Một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một máy phát hiện bức xạ terahertz tí hon làm bước khởi đầu cho việc chế tạo loại kính đeo mắt có thể nhìn xuyên quần áo và các vật liệu khác như các-tông hay giấy.
Theo tập san Advanced Materials, chiếc máy phát hiện terahertz này trong tương lai sẽ hỗ trợ quá trình tạo ra kính nhìn xuyên thấu giống với thị lực tia X của Siêu nhân, nhưng an toàn hơn cho con người.
Mấu chốt của sự khác biệt này chính là loại bức xạ được dùng - tia T, có thể xuyên qua các vật liệu không dẫn nhiệt/điện, ngoại trừ kim loại và nước.
Ngược với tia X quá mạnh và có khả năng gây hại cho con người vì nó sẽ gây ra đột biến tế bào dẫn tới ung thư, tia T có bước sóng dài hơn trong quang phổ điện từ, nằm giữa tia hồng ngoại và bức xạ lò vi sóng, do đó nó sẽ yếu hơn và an toàn hơn.
(Ảnh: Internet)
Các nhà khoa học đã nghiên cứu bức xạ terahertz trong nhiều thế kỉ, nhưng các thiết bị được dùng để phát hiện chúng vẫn rất cồng kềnh và đôi lúc chiếm diện tích cả một căn phòng hoặc nguyên một căn nhà. Ngoài ra muốn vận hành các thao tác phức tạp đó đòi hỏi khá nhiều kĩ thuật viên.
Nguyên nhân là vì thiết bị này phụ thuộc vào các cảm biến được giữ trong môi trường cực lạnh. Khi bức xạ tiếp xúc với những cảm biến này, nó làm nhiễu loạn một lượng nhỏ các nguyên tử và sinh nhiệt. Thế nhưng lượng nhiệt được sản sinh lại nhỏ đến nỗi chỉ có thể được phát hiện trong môi trường cực lạnh.
Nhóm khoa học gia Trung Quốc, dẫn đầu là Giáo sư Huang Zhiming tại Viện Vật lí Kĩ thuật Thượng Hải, Trung Quốc, đã chọn một hướng tiếp cận khác.
Họ xây dựng một "cái bẫy" để thu được các tia T bằng cách sử dụng một chất bán dẫn kẹp giữa hai miếng kim loại. Khi bức xa "đập" vào tấm phim mỏng, nó sẽ tạo ra một làn sóng điện từ bất đối xứng. Sóng này sau đó thu hút các electron ra khỏi hai miếng kim loại nhằm tạo ra một dòng điện.
Vì dạng bức xạ này không thể đo được bằng các thiết bị điện tử kĩ thuật số do nó tồn tại ở tần số quá cao trong quang phổ điện từ. Vì vậy các nhà khoa học phải áp dụng phương pháp đo gián tiếp trên.
Đo được các dòng điện này, nhóm nghiên cứu có thể tái dựng mô hình chính xác của các tia nhờ những thuật toán cố định.
(Ảnh: Internet)
Huang nói rằng ý nghĩa của bước đột phá này nằm ở chỗ máy phát hiện được dùng có thể chỉ nhỏ bằng hạt gạo, tức là nó có thể dễ dàng được lắp vào một thiết bị di động hoặc một cặp kính "thông minh".
So với những máy phát hiện to cỡ căn phòng trước đây, nó không những nhạy không kém mà còn nhanh hơn gấp ngàn lần.
Tốc độ là một yếu tố quan trọng do độ trễ giữa thời điểm các tia "đập" vào cảm biến và thời điểm dòng điện phát sinh. Độ trễ này càng ngắn thì càng thuận tiện và chính xác hơn cho quá trình giám sát.
Những nhóm nghiên cứu khác cũng tạo ra được các bước đột phá tương tự trong các năm gần đây, dù họ dùng các vật liệu khác.
Một nhóm khoa học gia đến từ Viện Kĩ thuật California (CalTech) cũng từng công bố việc phát triển một con chip silicon cỡ hạt gạo có thể dò ra tia T. Một nhóm khác thuộc Đại học Michigan đã xây dựng nên một con chip riêng biệt bằng các ống nano cacbon.
(Ảnh: Internet)
Theo Huang, những tiến bộ mới đây cho thấy rằng việc sử dụng tia T trong lĩnh vực y tế nhằm thay thế tia X hoặc trong các sản phẩm dành cho người tiêu dùng đang nằm trong tầm tay chúng ta.
Tuy nhiên ông cũng dự đoán rằng ít nhất một thế kỉ nữa "cặp kính tia T" đầu tiên mới có thể được bày bán rộng rãi vì vẫn còn rất nhiều trở ngại về mặt kĩ thuật, bao gồm thiết bị nguồn.
Để nhìn xuyên được vải vóc, những cặp kính này cần phát ra một chùm tia tương tự tia radar để các sóng điện từ có thể bật trở lại và được phát hiện.
Trước phát hiện mới nhất này, các nhà khoa học đã không tài nào chế tạo được thiết bị nguồn đủ nhỏ để tích hợp vào một thiết bị di động.
Họ còn phải giải quyết những vướng mắc khác như nguồn điện, vì để tạo ra tia T cần rất nhiều năng lượng mà pin của một chiếc điện thoại thông minh không thể kham nổi.
Công nghệ tia T có thể tạo ra một cuộc cách mạng trong kĩ thuật sử dụng bức xạ y tế. (Ảnh: Monty Rakusen/Getty)
Tuy nhiên Huang rất lạc quan về tương lai của công nghệ này, một phần là do tiềm năng ứng dụng cao cho quân sự.
Nếu có một thiết bị nguồn đủ mạnh, tia T có thể được dùng bởi radar nhằm phát hiện máy bay tàng hình, hoặc bởi các vệ tinh quân sự để truyền tải các lượng dữ liệu khổng lồ.
Huang nói rằng các radar tia T còn có thể "nhìn thấy" các vật thể cách xa cả cây số vào một ngày trời trong xanh. Ông hi vọng trong tương lai "tầm nhìn" này sẽ được mở rộng đáng kể.
(Ảnh: Internet)
GHI CHÚ
Ngoài tiềm năng ứng dụng trong quân sự, tia T còn cho thấy nhiều hứa hẹn ở các lĩnh vực khác. Các nhà khoa học nói rằng công nghệ này có thể tạo ra một cuộc cách mạng trong kĩ thuật quét y tế và cho phép các phi hành gia nghiên cứu kĩ hơn những hành tinh xa xôi trong hệ mặt trời. Ngoài ra các máy dò này sẽ rất công hiệu trong lĩnh vực an ninh sân bay vì nó có thể được dùng để phát hiện nguy cơ đánh bom tốt hơn các thiết bị hiện đang được dùng.
