Terahertzové vlny: Lov na tajemné záření tmy

Ekonom - - DALŠÍ TÉMATA - –TEXT– JAN A. NOVÁK

Terahertzové záření se obtížně detekuje a má neobvyklé vlastnosti, a tak donedávna bylo poněkud tajemné. Poslední dobou ale zájem o něj rychle roste, protože slibuje skoro pohádkové možnosti využití. Včetně vojenského, takže o mnoha jeho výzkumech není moc slyšet a přízvisko „záhadné záření“se na něj už zase začíná docela hodit.

Podivuhodné vlastnosti terahertzového záření jdou použít na mnoho věcí, pro začátek jednu za všechny: „Dokázali jsme, že pomocí teravln lze data přenášet mimořádně velkou rychlostí při velmi nízkém podílu chyb v přenosu,“uvedl Daniel Mittleman z Brown University v americkém státu Rhode Island. Konkrétně šlo o souběžný přenos dvou videosignálů v reálném čase rychlostí 50 gigabitů za vteřinu, což je přibližně stokrát více než v současných celulárních sítích. Teoreticky se ale dá předpokládat dosažení ještě mnohem vyšších rychlostí.

Je to možné proto, že terahertzové vlny mají podstatně vyšší frekvenci než ty, které se používají v současnosti, a z toho vyplývá i jejich schopnost přenést větší objem dat. Další výhody přináší skutečnost, že se nešíří všesměrově jako dnes používané frekvence, ale přímočaře jako světlo. To zvyšuje možnosti přenosu pro různé uživatele, snižuje nároky na výkon vysílače a současně omezuje nebezpečí, že se data dostanou do nepovolaných rukou.

Terahertzové vlny ovšem pohlcuje zemská atmosféra, takže je nelze použít pro komunikaci na velké vzdálenosti. Zato však jsou mimořádně vhodné pro vytváření místních bezdrátových sítí, například v budovách. Přitom přenos dat představuje jen jednu z mnoha možností, co jde s tímto zářením dělat.

Jako Bystrozraký z pohádky

Termíny jako „neznámé záření“nebo „záhadné záření“se obvykle vyskytují jen v repertoáru mystiků, šarlatánů a pokleslé literatury, protože není třeba ani moc škol na poznání, že nic takového neexistuje. Každá učebnice fyziky prozradí, že máme jen jedno spektrum elektromagnetického záření, a i když z něj naše oko vnímá jen nepatrnou část, na jeho neviditelných složkách – od záření gama až po extrémně nízké frekvence – není nic záhadného.

Součástí spektra je i terahertzové záření. Říká se mu také T­rays nebo submilimetrové záření, protože jde o rozsah vlnových délek od 100 mikrometrů do jednoho milimetru. Tedy o frekvence od 300 gigahertzů do tří terahertzů, což ho v elektromagnetickém spektru umisťuje mezi infračervenou oblast a mikrovlnné záření.

Terahertzové záření má velmi neobvyklé vlastnosti. Vyzařují je prakticky všechny předměty, které jsou jen o trochu teplejší, než je bod absolutní nuly; kdybychom chtěli být hodně přesní, tak teplejší než minus 263 stupňů Celsia (tj. více než 10 stupňů Kelvina). Jinými slovy, v našem světě je jejich zdrojem všechno, i když toto přirozené vyzařování je velmi slabé.

Terahertzové vlny pronikají nevodivými látkami, což v praxi znamená oblečením, stavebními hmotami, plasty, keramikou, obaly… Přitom způsob, jakým různými materiály procházejí (nebo neprocházejí), o zkoumaných objektech mnohé vypovídá.

Dokonce proto nechybí ani tvrzení, že T­rays mohou mít na svědomí některé jevy považované za projevy mimosmyslového vnímání. Kdyby někdo dokázal terahertzové záření skutečně vnímat, viděl by věci, o jakých se pohádkovému Bystrozrakému ani nesnilo. Spatřil by například nejen trojrozměrně předměty za překážkami, ale i to, co je uvnitř nich, a ještě ke všemu by dokázal určit chemické složení. Přitom nejde o ionizující záření, takže

Terahertzové záření produkují prakticky všechny předměty, které jsou jen o trochu teplejší, než je bod absolutní nuly.

terahertzové vlny jsou neškodné pro lidský organismus. Pohlcují je kovy, voda a některé další kapaliny.

Umělé generování terahertzového záření i jeho indikace dlouho představovaly problém a omezovaly možnosti jeho zkoumání a využití. Dnes je k dispozici několik zařízení, která T­rays produkují.

Terahertzový striptýz na letištích

Vedle medicíny, chemické analýzy, nedestruktivních metod testování materiálů a zobrazovacích metod se objevily velmi zajímavé možnosti vojenského a bezpečnostního využití. Skenery pracující s terahertzovými vlnami například prověřovaného člověka dokonale „svléknou“, takže je možné na letištích a ve strategických objektech provádět kontrolu osob, při které nic neunikne. Přitom na rozdíl od rentgenu neškodí zdraví a na rozdíl od ultrazvuku nepronikají tkáněmi. Současně ale touto schopností vyvolávají protesty ochránců soukromí, protože jakmile jednou bude taková technologie na světě, nikdo si nebude moci být jistý, že se používá jen na letištích či ve strategických objektech.

Terahertzové zařízení má velké perspektivy v medicíně, zejména při zkoumání tkání s nízkým obsahem vody (například zuby či kůže) a nádorů. V průmyslu se očekává využití při testech kvality materiálu, zjišťování obsahu zásilek a podobně.

Perspektivní oblast využití terahertzových frekvencí představuje spektroskopie, bez níž se neobejde současný fyzikální a chemický výzkum ani celá řada jejich praktických aplikací.

Vědci z University of Tokyo nedávno předvedli schopnost terahertzové spektroskopie při studiu chování jednotlivých molekul – tedy už ne jen velkých souborů molekul jako doposud. Výhodou je slabá interakce terahertzového záření se zkoumanými objekty, takže by se metoda mohla stát cenným doplňkem spektroskopie ve viditelné a rentgenové části spektra. Autoři předpokládají využití především v nanotechnologiích a mikroelektronice.

Newspapers in Czech

Newspapers from Czech Republic

© PressReader. All rights reserved.