Терагерцовое излучение поможет в диагностике рака

Дата публикации: 18.11.2014

В рамках междисциплинарного проекта, выполняемого под эгидой Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), группа ученых из Международного научно-исследовательского центра нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе совместно с коллегами из Центра физических наук и технологии (Вильнюс, Литва) предложила новый подход к созданию высокоэффективных источников терагерцового излучения на основе полупроводников. О том, как происходят открытия в науке, что такое терагерцы и чем поможет обычным людям терагерцевое излучение, рассказал главный идеолог проекта Александр Атращенко ().

В рамках междисциплинарного проекта, выполняемого под эгидой Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), группа ученых из Международного научно-исследовательского центра нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе совместно с коллегами из Центра физических наук и технологии (Вильнюс, Литва) предложила новый подход к созданию высокоэффективных источников терагерцового излучения на основе полупроводников. О том, как происходят открытия в науке, что такое терагерцы и чем поможет обычным людям терагерцевое излучение, рассказал главный идеолог проекта Александр Атращенко.

– В первую очередь хочется спросить, что такое терагерцовое излучение?

– Все мы знаем про видимый свет, благодаря которому наш глаз способен воспринимать окружающий мир. Многие слышали про радиодиапазон – в нем работают мобильные устройства, СВЧ-печи и так далее. Между ними за инфракрасным диапазоном есть еще один диапазон частот – терагерцовый. До начала 1990-х годов его изучение было затруднено, поскольку не существовало ни хороших приемников, ни хороших источников терагерцового излучения. Чаще всего эти источники представляли собой гигантских размеров синхротроны, диаметр которых достигал 20 метров. При этом, чтобы получить один ватт излучения, надо было потратить 10 мегаватт электроэнергии. Согласитесь, очень энергозатратно. Тем не менее исследования в этой области проводились.

– Тогда в чем состоит ваше открытие?

– Перед нами стояла задача создать источник широкого диапазона частот терагерцового излучения. Обычно такие источники изготавливаются на основе полупроводников. Нам удалось, используя тот же самый полупроводник, но специальным образом его подготовив, увеличить эффективность источника в 10 тысяч раз.

– Какое практическое значение имеет ваша разработка, где сегодня можно использовать приборы с терагерцовым излучением?

– В самых разных областях. Например, там, где необходимо обеспечить повышенные меры безопасности, скажем, в аэропортах. Если мы просканируем полностью одетого человека в терагерцовом диапазоне, то сможем легко обнаружить наркотики, оружие, взрывчатые устройства и другие запрещенные к перевозке предметы. При этом мы узнаем не только, где они находятся, но и состав веществ.

Существующие сканеры могут распознать только наличие подобных предметов. И уже отдельно, с помощью специального прибора, можно определить их расположение. А сканирование в терагерцовом диапазоне позволит это сделать сразу и, главное, быстро.

Соответствующие технологи могут быть использованы для обеспечения космической и безопасной связи.

Еще одна область применения терагерцового излучения – медицина. На сегодняшний день проблема диагностики раковых опухолей на начальной стадии является одной из самых острых. Сложность состоит в том, что раковые клетки никак не отличаются от клеток человеческого тела. Но в терагерцовом диапазоне частот они сразу становятся видны. Подобные сканеры уже существуют, благодаря им врач может обнаружить злокачественную опухоль на начальной стадии, когда ее можно вылечить. Благодаря нашей разработке эффективность таких сканеров возрастет во много раз.

– Когда и почему вы стали заниматься исследованиями в этой области?

– Изначально мы занимались изучением пористых полупроводников, разрабатывали технологию создания пор, изучали свойства полученных систем и совершенно не задумывались, что теоретически можем сделать терагерцовый источник. А когда показали новый материал нашим коллегам из Литвы, они, проверив несколько раз, обнаружили у него новые свойства, не замеченные нами. После этого мы полностью переключились на исследование терагерцового излучения. То есть наше открытие оказалось в какой-то мере случайным, но в науке такое происходит часто.

– Насколько я знаю, результаты вашего исследования были опубликованы?

– Да, у нас есть публикация в Applied Physics Letters. По сравнению с Nature это не самый «импакт-факторный» журнал, но зато самый подходящий для подобных публикаций. Последние нобелевские лауреаты по физике и химии значительную часть своих работ напечатали именно здесь. Для нас важнее рассказать о нашей разработке в тематическом журнале, который читают специалисты, интересующиеся данной темой, чем в Nature, где материалы носят более общий характер.

– Чем вы планируете заниматься в будущем?

– Конечно, продолжать исследования, совершенствовать нашу разработку, выходить на международный уровень. К сожалению, в России пока нет нужного нам рынка, а за рубежом он есть. Но наше открытие сделано в России, и честь этого открытия принадлежит российским ученым.

Пресс-служба Университета ИТМО