Рентгеновское зрение Супермена станет портативным
В набор сверхспособностей Супермена входит рентгеновское зрение, которое позволяет ему смотреть сквозь твердые объекты. Используя Супермена в качестве вдохновения, исследователи из Техасского университета в Далласе (UTD) и Сеульского национального университета (SNU) приблизили возможность заглядывать внутрь упаковок и сквозь стены, используя чип-тепловизор. Он достаточно маленький, чтобы поместиться в смартфоне, пишет New Atlas.
«Эта технология подобна рентгеновскому зрению Супермена, — комментирует Кеннет О, профессор электротехники в UTD, директор Техасского аналогового центра передового опыта (TxACE) и один из соавторов исследования. — Конечно, мы используем сигналы частотой от 200 до 400 гигагерц вместо рентгеновских лучей, которые могут быть вредными».
Технология с использованием микрочипа была впервые продемонстрирована в 2022 году. Она стала кульминацией более чем 15-летней работы О и его команды студентов, исследователей и сотрудников. Чип выдает излучение в терагерцовом (ТГц) диапазоне, то есть электромагнитное излучение в диапазоне частот от 0,1 ТГц (100 ГГц) до 10 ТГц с соответствующими длинами волн от 3 мм до 0,03 мм. Эти волны, невидимые для человеческого глаза и считающиеся безопасными, имеют более высокую частоту, чем радиоволны и микроволны, но более низкую, чем частота инфракрасного света.
На модели 2022 года О продемонстрировал, что лучи 430 ГГц, создаваемые микрочипом, проходят сквозь туман, пыль и другие препятствия, через которые не может проникнуть оптический свет. Они отражаются от объектов и возвращаются на микрочип, где пиксели улавливают сигнал для создания изображения. В конструкции чипа нет внешних линз, которые обычно используются для улучшения четкости и резкости изображения. Вместо этого он был изготовлен с использованием технологии комплементарного металл-оксидного полупроводника (КМОП), которая применяется для производства современных компьютерных процессоров, микросхем памяти и других цифровых устройств.
КМОП стала доступным способом генерации и обнаружения ТГц сигналов, особенно на частотах около 200 ГГц и выше, что обеспечивает значительно лучшее разрешение. Итак, исследователи приступили к улучшению качества изображения своей модели 2022 года и сделали эту технологию достаточно маленькой, чтобы ее можно было разместить в портативном устройстве. В новой версии чипа использовалась матрица КМОП пикселей 1×3 с частотой 296 ГГц.
«Мы разработали чип без линз и оптики, чтобы он мог поместиться в мобильное устройство, — уточняет Уель Чой, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники SNU. — Пиксели, которые создают изображения путем обнаружения сигналов, отраженных от целевого объекта, имеют форму квадрата размером 0,5 мм, размером примерно с песчинку».
Технологию протестировали. Она позволила отображать объекты (USB-ключ, лезвие, интегральную схему и пластиковую шайбу), покрытые картоном, с расстояния примерно одного сантиметра. Исследователи намеренно расположили сканер на таком расстоянии от объектов из соображений безопасности и конфиденциальности. По сути, это было сделано для того, чтобы развеять опасения, что вор может использовать устройство, например, для сканирования содержимого чьей-то сумки на расстоянии. Исследователи планируют сделать следующую итерацию, способную захватывать изображения на расстоянии до 12,7 см.
«Потребовалось 15 лет исследований, которые улучшили производительность пикселей в 100 миллионов раз в сочетании с методами цифровой обработки сигналов, чтобы сделать эту демонстрацию изображений возможной, — объясняет Брайан Гинзбург, директор по исследованиям радиочастот, миллиметровых волн и высокоскоростных технологий в компании Texas Instruments. — Эта революционная технология демонстрирует потенциальные возможности получения истинных терагерцовых изображений».
Исследователи предполагают, что их микрочип-сканер, размещенный в смартфоне, будет использоваться для всего: от поиска шпилек и деревянных балок за стенами до выявления трещин в трубах и содержимого конвертов и пакетов. Они также считают, что он может быть полезен в медицине.
Ранее в России создали самый маленький нанолазер для крошечных чипов.
