Máquinas que podem ver através de objetos e dentro do corpo humano em tempo real existem há décadas. Mas por causa de seu volume e custo, eles são encontrados principalmente em aeroportos, onde são usados para triagem, ou em prédios médicos, onde instalações de ressonância magnética - compostas de várias salas - podem custar mais de US $ 3 milhões.
Mas um esforço colaborativo entre cientistas do Sandia National Laboratories, da Rice University e do Instituto de Tecnologia de Tóquio tem como objetivo tornar esse tipo de imagem muito mais portátil e acessível - uma mudança que pode ter grandes implicações na geração de imagens médicas, triagem de passageiros e até inspeção de alimentos .
A técnica, detalhada na revista Nano Letters, usa radiação terahertz (também conhecida como ondas submilimétricas, devido ao tamanho de seus comprimentos de onda), que fica entre os comprimentos de onda menores tipicamente usados para eletrônica e as ondas maiores usadas para óptica. As ondas são emitidas por um transmissor, mas diferentemente de máquinas maiores, são interceptadas por um detector feito de um filme fino de nanotubos de carbono densamente compactados, tornando o processo de imagem menos complexo e volumoso.
Uma tecnologia um pouco semelhante já é usada em grandes dispositivos de triagem de aeroportos. Mas, de acordo com François Léonard, do Sandia Lab, um dos autores do artigo, a nova técnica usa comprimentos de onda ainda menores - entre 300 e 3 terahertz, em vez da frequência padrão de 30 a 300 gigahertz de ondas milimétricas.
O menor tamanho de comprimento de onda pode ser útil para fins de segurança, diz Léonard: Alguns explosivos que não são tão visíveis na faixa de milímetros podem ser vistos com a tecnologia terahertz. Assim, esses detectores não só permitiriam rastreamentos mais rápidos, graças ao seu tamanho menor, mas também poderiam ser mais adequados à tarefa de impedir possíveis terroristas.
Tem sido um desafio para os que estão na indústria encontrar materiais que possam não apenas absorver eficientemente a energia em freqüências tão baixas, mas também convertê-los em um sinal eletrônico útil - e é por isso que a tecnologia de detecção é a verdadeira inovação. Como os nanotubos de carbono (melodias cilíndricas longas e finas de moléculas de carbono) são excelentes para absorver a luz eletromagnética, os pesquisadores há muito tempo se interessam por seu uso como detectores. Mas no passado, como as ondas terahertz são grandes em comparação com o tamanho dos nanotubos, elas precisavam usar uma antena, o que aumenta os requisitos de tamanho, custo e energia de um dispositivo.
“[Anterior] detectores de nanotubos usavam apenas um ou alguns nanotubos”, diz Léonard. "Como os nanotubos são tão pequenos, a radiação terahertz teve que ser canalizada para o nanotubo para melhorar a detectividade".
Agora, porém, pesquisadores descobriram uma maneira de combinar vários nanotubos em um filme fino densamente compactado, combinando os nanotubos metálicos, que absorvem as ondas, e os nanotubos semicondutores, que ajudam a transformar as ondas em um sinal utilizável. Léonard diz que alcançar essa densidade usando outros tipos de detectores seria extremamente difícil.
Segundo os pesquisadores, essa técnica não requer energia extra para operar. Ele também pode operar à temperatura ambiente - uma grande vitória para certas aplicações, como máquinas de ressonância magnética, que precisam ser banhadas em hélio líquido (atingindo temperaturas em torno de 450 graus abaixo de zero Fahrenheit) para obter imagens de alta qualidade.
Este vídeo mostra os bastidores do procedimento:
O físico da Rice University, Junichiro Kono, um dos outros autores do artigo, acha que a tecnologia também pode ser usada para melhorar rastreios de segurança de passageiros e carga também. Mas ele também acredita que a tecnologia terahertz poderia um dia substituir as caras e caras máquinas de ressonância magnética por um aparelho que é muito menor.
"As melhorias potenciais em tamanho, facilidade, custo e mobilidade de um detector baseado em terahertz são fenomenais", disse Kono em uma reportagem da Rice University sobre a pesquisa. “Com essa tecnologia, você poderia projetar uma câmera portátil de detecção de terahertz que imaginasse tumores em tempo real com grande precisão. E isso poderia ser feito sem a natureza intimidadora da tecnologia de ressonância magnética ”.
Léonard diz que é muito cedo para dizer quando seus detectores irão do laboratório para os dispositivos atuais, mas ele diz que eles podem ser usados em dispositivos portáteis para inspecionar alimentos ou outros materiais sem danificá-los ou perturbá-los. No momento, a técnica ainda está em sua infância, confinada ao laboratório. Nós provavelmente teremos que esperar até que os protótipos sejam produzidos antes de sabermos exatamente onde esses detecors terahertz funcionarão melhor.
