Teraherc talasi mogu da prodru u neprozirne materijale i obezbede jedinstvene spektralne potpise različitih hemikalija, ali njihovo usvajanje za primene u stvarnom svetu ograničeno je sporom brzinom, velikom veličinom, visokim troškovima i složenošću terahercnih sistema za snimanje. Problem nastaje zbog nedostatka odgovarajućih detektora u žarišnoj ravni, komponenti koje sadrže detektore zračenja koje koristi sistem za snimanje.
Istraživački tim koji predvode Mona Jarrahi i Aidogan Ozcan, profesori elektrotehnike i računarstva na UCLA Samueli School of Engineering, izmislili su novi niz teraherc žarišne ravni da bi rešili ovaj problem.
Eliminišući potrebu za rasterskim skeniranjem, koje snima i prikazuje sliku tačku po tačku, istraživački tim je u mogućnosti da ubrza snimanje slike više od 1.000 puta brže od trenutnih sistema. Novi niz čini prvi poznati teraherc sistem za snimanje koji je dovoljno brz da snimi video zapise i obezbedi 3D multispektralne slike u realnom vremenu uz održavanje visokog odnosa signal-šum.
Objavljena u Nature Photonics, studija UCLA opisuje novi niz fokalne ravni, koji uključuje postavljanje 283.500 nanoantena u prostor manji od veličine tipičnog semena susama. Niz je sposoban da obezbedi prostornu amplitudu i distribuciju faze, kao i vremenske i spektralne podatke snimljenog objekta direktno, čime se zaobilazi potreba za rasterskim skeniranjem. Tim je takođe koristio neuronsku mrežu obučenu za mašinsko učenje da poboljša rezoluciju snimljenih slika u realnom vremenu.
„Teraherc slike nam mogu pomoći da vidimo stvari koje nismo mogli da otkrijemo korišćenjem drugih procesa ili tehnologija“, rekao je Jarrahi, koji drži katedu Northrop Grumman za elektrotehniku i vodi laboratoriju za elektroniku Teraherca u UCLA Samueli. „Sa ovim nizom u fokusnoj ravni, otključali smo nove mogućnosti za korišćenje teraherc slike za skeniranje i detekciju u realnom vremenu sa velikom propusnošću na način koji ranije nije bio moguć.“
Prethodni pokušaji da se stvore brži teraherc sistemi za snimanje rezultirali su niskim odnosom signal-šum, što otežava istraživačima da dobiju čiste slike. Sistemi su takođe bili glomazni i skupi. Koristeći novi niz fokalne ravni i njegovu prateću neuronsku mrežu, istraživački tim je pokazao sposobnost sistema da slika 3D obrasce urezane u silicijum sa više od 1.000 piksela.
Relativno niska energija teraherc fotona i njihova sposobnost da prodiru kroz mnoge neprozirne i neprovodne materijale čine teraherc zračenje obećavajućim za različite primene. To uključuje medicinsko snimanje, bezbednosni pregled i inspekciju farmaceutskih ili poljoprivrednih proizvoda.
Jarrahi i Ozcan su oboje članovi Kalifornijskog instituta za nanosisteme na UCLA, gde Ozcan služi kao pomoćnik direktora za preduzetništvo, industriju i akademsku razmenu. Ozcan, koji drži katedru Volgenau u UCLA za inženjerske inovacije i vodi istraživačku grupu Ozcan, takođe ima imenovanja na fakultetima na Odseku za bioinženjering i Medicinskom fakultetu David Geffen na UCLA.
Tehnologiju komercijalizuje Lookin Inc., startap izdvojen od Jarrahijeve istraživačke grupe. Kompaniju su suosnivali Jarrahi i Nezih Tolga Iardimci, postdoktorski istraživač i član njene istraživačke grupe. Iardimci je autor rada i služi kao izvršni direktor kompanije Lookin i glavni tehnološki direktor.
Drugi autori rada su postdoktorski istraživač UCLA Samueli Ksurong Li, diplomirani student Deniz Mengu, alumnus Deniz Turan i Ali Charkhesht – glavni inženjer u Lookin-u. Svi osim Charkheshta su sadašnji ili bivši članovi Jarrahijevih i Ozcanovih istraživačkih laboratorija na UCLA.
