Учёные из Университета штата Мэриленд (UMD) представили концепт прибора ночного видения, позволяющего смотреть сквозь стены и человеческую кожу. Для создания прототипа такого прибора специалисты использовали так называемое терагерцовое излучение, сообщает Vice.

Как известно науке, терагерцовое излучение (или Т-лучи) лежит между микроволнами и инфракрасным излучением. Теоретически с помощью Т-лучей можно «прощупать» то, что находится не только под одеждой, а даже под человеческой кожей. К тому же, такое излучение проходит через твёрдые плотные преграды, такие как стены. 

Почитать      Имитаторы Кожи Человека  

ТГц излучение — не ионизирующее, легко проходит сквозь большинство диэлектриков, но сильно поглощается проводящими материалами и некоторыми диэлектриками. Например, дерево, пластик, керамика для него прозрачны, а металл и вода — нет.

Наука и техника ТГц (субмм) волн начала активно развиваться с 60—70-х годов 20-го века, когда стали доступны первые источники и приёмники такого излучения. Сейчас это бурно развивающееся направление, имеющее большие перспективы в разных отраслях народного хозяйства.

Однако при использовании Т-лучей учёные сталкивались с рядом трудностей. Терагерцевое излучение для работы требует очень низкую температуру — около 269 градусов Цельсия ниже нуля. На помощь специалистов пришёл материал графен, который ведёт себя весьма необычно при контакте с Т-излучением.

Графен поглощает высокочастотные волны, оставляя атомную решётку углерода холодной. Происходит фототермоэлектроэмиссия «горячих электронов», которые, покидая графен, создают ток. Данный ток можно перевести в изображение.

..."Графен - это материал, которого просто не может быть", - так охарактеризовали его некоторые ученые. После изобретения графен быстро завоевал популярность в научной среде, о его необычных свойствах рассуждали в научных журналах, ему пророчили большое будущее. Потом графен получил известность и в массах, после того, как двое российских ученых - Константин Новоселов и Андрей Гейм - получили Нобелевскую премию за его изобретение. За что же графену такая популярность, каковы свойства этого необычного наноматериала?

Почитать      Нанокомпьютер – товар будущего!  

Что такое карандаш, мы знаем с детства. Спросите любого ребенка, и он сразу ответит - это такая палочка, которой можно рисовать и которая часто ломается. То есть все мы знаем, что графит - очень хрупкий материал. Отчасти это правда, но не так все просто. Когда мы слегка нажимаем на грифель карандаша, графит расслаивается, а на бумаге остается тонкая полоска.

Слой графена толщиной в один атом в двести раз прочнее стали. Несколько слоев графена, соединенных друг с другом, легко отслаиваются, отчего создается иллюзия хрупкости графита. На самом деле каждый слой графена в двести раз прочнее стали. Это тем более удивительно, что толщина слоя графена - всего один атом.

Материал из графена настолько тонкий, что это невозможно себе даже представить. А еще он очень гибкий, и его можно сворачивать в трубочки диаметром несколько нанометров (миллионная доля миллиметра).

Впервые удивительная прочность этого материала была доказана учеными из Калифорнийского университета. После эксперимента они заявили: для того чтобы порвать пленку графена толщиной в одну сотую миллиметра, понадобится слон, при этом его вес должен уместиться на площади, равной кончику карандаша.

О свойствах графена ученые знали давно, но проблема заключалась в том, как его получить. Расслоить графит на графен - это все равно что расслоить тонкую упаковочную пленку на слои в один атом толщиной.

В 1999 году ученый Родни Руофф из Техасского университета попробовал сделать это с помощью тончайшей иглы. Не получилось. Другие ученые пытались с помощью нанокарандаша ставить точки толщиной в один слой графена. Тоже не получилось.

Возьмите простой карандаш и что-нибудь нарисуйте - что может быть проще? Рисунок получится благодаря тому, что в карандаше есть графитовый стержень. Графит - это природный материал, его братья - уголь и алмаз. Казалось бы, ну что в этом минерале особенного? Жирный на ощупь, цвет темно-серый, с металлическим блеском. Если хорошенько нагреть - сгорит. Однако графит теперь - материал будущего.

Успеха добились двое российских ученых - Константин Новоселов и Андрей Гейм. Как говориться терпение и труд все перетрут. В 2004 году они наложили на слой графита клейкую ленту. Затем отклеили пленку, потом опять наклеили, и так до тех пор, пока не остался всего один слой графена толщиной в один атом. Ученые сумели перенести этот микроскопический слой на силиконовую пластину и объявили о своей победе над природой. Удачный эксперимент сделал Новоселова и Гейма нобелевскими лауреатами. К сожалению, такой способ получения графена не подходит для его производства в промышленных масштабах - он хоть и дешевый, но слишком трудоемкий. Андрей Гейм в 2010 году награжден «Нобелевкой» за графен. А 10 лет назад он получил Шнобелевскую премию.

Почитать    Если Природа творит "Чудеса", то и мы тоже можем...

Ученые всего мира стали ломать голову над тем, как же поставить производство графена на поток. Один из возможных способов - эпитаксиальное выращивание. Метод заключается в том, что атомы углерода при определенном на них воздействии сами собой группируются на твердой поверхности, образуя графен.

Таким способом, например, уже производят некоторые полупроводниковые материалы для электронной промышленности. Недавно профессору Руоффу удалось изготовить несколько кристаллов графена шириной в полмиллиметра. Теперь он мечтает о производстве рулонов графена шириной в один метр и неограниченной длины.

Графен обладает уникальным свойством - его скорость электропроводности сопоставима со скоростью света. Остановимся на этом подробнее. Электропроводность материалов обеспечивается подвижностью электронов в атомах. Например, у металлов некоторое количество свободных электронов находится в так называемой зоне электропроводности, что позволяет им беспрепятственно перемещаться между атомами. А у полупроводников есть еще так называемая запрещенная зона, через которую электронам нужно перепрыгнуть, чтобы материал обрел свойство электропроводности. Для этого применяют дополнительную энергию, например, нагревание.

Так вот, у графена, хотя это и не металл, нет запрещенной зоны, поэтому электроны свободно перемещаются, что создает серьезную проблему - транзистор из графена невозможно выключить полностью, а значит, в устройстве, содержащем такой транзистор, будет постоянная утечка электроэнергии.

Но есть в этом и положительная сторона. Благодаря тому, что на массу электрона графена практически не влияют электрические поля других заряженных частиц - их просто нет рядом с ним, - он способен передвигаться с фантастической скоростью. Настолько быстро, что его скорость можно описать только с помощью теории относительности Эйнштейна, а сам графен впору сравнивать с ускорителем частиц. Такая умопомрачительная скорость передвижения электронов позволяет им очень чутко реагировать на высокочастотные электромагнитные поля, а значит, графеновый транзистор будет включаться и выключаться очень быстро.

Почитать  БАК и Другие

Так для чего ученые мучаются с этим своенравным материалом? Свойства графена необычны, а его возможности поистине безграничны. Многие даже называют его «материалом будущего». Если только ученым удастся создать в графене запрещенную зону, человечество шагнет на следующую ступень научно-технического прогресса. Ведь из графена можно делать любые компоненты и даже целые электрические цепи с фантастической электропроводностью.

Применение графена возможно в самых разных областях. Специалисты исследовательского центра IBM вплотную подошли к созданию транзистора, который можно переключать сто миллиардов раз в секунду. К сожалению, такой транзистор пока невозможно полностью выключить. Может быть, это не станет помехой для использования, например, в мобильных телефонах или радарах. Но уж точно не подходит для производства компьютерной техники.

Почитать    Квантовый Компьютор

Однако ученые работают не покладая рук. Специалисты из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, США, выяснили экспериментальным путем, что если поместить двойной слой графена в электрическое поле, то возникает та самая запрещенная зона, и ее размер можно регулировать, изменяя силу поля.

 А профессор Роберт Хаддон из Калифорнийского университета предложил наносить на углеродные полоски химические элементы, влияя на электропроводность графена. У графена отличная перспектива в производстве светочувствительных элементов для оптико-волоконной связи. Он может стать прекрасным детектором вредных для здоровья газов и отравляющих веществ. А какие горизонты открывает его уникальная прочность! Уже создан первый образец мобильного телефона с экраном из графеновой пленки, прошитой металлическими волокнами. Такой экран не разобьется и даже не потрескается, если телефон уронить.

Профессору Родни Руоффу удалось получить окись графена, соединив атомы кислорода с атомами углерода. В результате он получил материал, тонкий и гибкий как бумага, но намного прочнее. Из такого материала можно, например, изготавливать космические скафандры. А еще профессор Руофф создал графеновый суперконденсатор.

Своей очереди ждут пластмасса, обладающая электропроводностью, графеновая пудра для электрических аккумуляторов, контейнеры для длительного хранения пищевых продуктов, сверхпрочные медицинские им- плантаты, прозрачные покрытия для мониторов и другие чудо-материалы будущего. Просто прекрасно, что многие из этих удивительных материалов будут созданы уже в ближайшее время. Все-таки нас с вами ждет прекрасное будущее... 

Почитать    Напечатаем, нарисуем и будем жить... 

Специалисты из Мэриленда пророчат своему детищу- прибору позволяющего смотреть сквозь стены и кожу, над которым предстоит ещё много работать, большое будущее. Науке и обществу известна технология рентгеновского сканирования, с которой, например, часто сталкиваются люди при прохождении контроля в аэропортах. Т-излучение может заменить рентген — терагерцевое излучение гораздо безопаснее и менее губительно для биологических тканей.

...Рентгеновские лучи — это энергетические волны, подобные радио- или световым волнам. Рентгеновские лучи обладают способностью пронизывать насквозь или проникать внутрь практически любого живого организма. 

При этом рентгеновские лучи могут оставлять отпечатки на фотографической пластине, фиксируя картину того, что было ими просвечено. Врачи используют это свойство рентгеновских лучей для создания «фотографий» внутренних органов человека. Эти фотографии помогают специалистам поставить заболевшему человеку правильный диагноз.

Помогают в этом и появившиеся компьютеризированные томографы — сканеры. Тело пациента медленно перемещают сквозь трубу сканера, и в это время оно просвечивается потоками рентгеновских лучей, направленных под различными углами. Собранная информация поступает на мощный компьютер и отражается на экране в виде «срезов» тела пациента.

Большие дозы рентгеновских лучей способны разрушать клетки организма, и это их свойство используется при лечении раковых заболеваний. Врачи-рентгенологи наводят узко направленный поток рентгеновских лучей на опухоли, убивая опасные для организма клетки.

Рентгеновские лучи возникают внутри стеклянной трубки, из которой откачан воздух и прочие газы. К противоположным концам трубки подсоединены катод, создающий поток электронов, и анод, служащий для них мишенью. При нагревании катод начинает излучать поток электронов, а они, в свою очередь, сталкиваясь с анодом, вызывают появление потока рентгеновских лучей.

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 году немецким ученым Вильгельмом Рентгеном (1845—1923), который изучал распространение электричества в газовой среде... 

http://www.furfur.me/furfur/all/culture/176049-novyy-pribor-nochnogo-videniya-pozvolit-posmotret-skvoz-steny-i-kozhu
http://nanodigest.ru/content/view/1224/52
http://otvetin.ru/naukatchech/7803-chto-takoe-rentgen.html