Ученые из Техасского университета в Далласе (UTD) и Сеульского национального университета (SNU) создали чип, позволяющий просматривать содержимое коробок и стен на небольшом расстоянии. Чип достаточно мал, чтобы поместиться в смартфон.
"Эта технология похожа на рентгеновское зрение Супермена, - говорит профессор электротехники UTD Кеннет О, директор Texas Analog Center of Excellence (TxACE) и один из соавторов исследования. - Конечно, мы используем безопасные для здоровья сигналы в диапазоне от 200 до 400 гигагерц, а не вредные рентгеновские лучи".
Как это работает?
Чип излучает электромагнитное излучение в терагерцовом диапазоне, который невидим для человеческого глаза. Эти волны обладают более высокой частотой, чем радиоволны и микроволны, но более низкой, чем инфракрасный свет.
В 2022 году профессор О продемонстрировал, что излучение чипа на частоте 430 ГГц проходит сквозь туман, пыль и другие препятствия, непроницаемые для видимого света. Отражаясь от объектов, оно возвращается к чипу, где пиксели улавливают сигнал и формируют изображение. При этом чип не нуждается во внешних линзах, обычно используемых для улучшения четкости изображения.
Вместо этого он изготовлен с применением технологии комплементарных металл-оксид-полупроводников (КМОП), используемой для производства современных процессоров, микросхем памяти и других цифровых устройств.
КМОП-технология оказалась экономичным способом создания и регистрации терагерцовых сигналов, особенно на частотах от 200 ГГц и выше, что обеспечивает значительно лучшее разрешение. Исследователи поставили перед собой задачу улучшить качество изображения по сравнению с моделью 2022 года и уменьшить размер чипа для размещения в мобильном устройстве.
Новый чип использует матрицу 1x3 из 296-гигагерцовых КМОП-пикселей и, опять же, обходится без линз.
Испытания технологии показали, что чип способен создавать изображения объектов (USB-накопителя, лезвия, микросхемы и пластиковой шайбы) сквозь картон на расстоянии около одного сантиметра.
Исследователи намеренно ограничили дистанцию сканирования из соображений безопасности и конфиденциальности. Это должно развеять опасения, что кто-то сможет использовать устройство, например, для сканирования содержимого сумки на расстоянии. Следующая версия чипа, по словам ученых, сможет получать изображения на расстоянии до 12,7 см.
Зачем это нужно?
Создание миниатюрного чипа, способного "просвечивать" предметы через преграду, открывает ряд новых возможностей.
Например, его можно применять в сфере строительства для поиска несущих стен, деревянных балок, скрытых труб и дефектов.
В сфере безопасности чип может быть использован для контроля содержимого сумок, пакетов и корреспонденции без их вскрытия.
В медицине чип позволит проводить диагностику заболеваний и визуализацию внутренних органов.
Наконец, его можно использовать в промышленности для контроля качества продукции и обнаружения дефектов в материалах.
Описание разработки опубликовано в журнале IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology.
