Hallo elektromagnetische doorbraak!

Ja, dit artikel gaat over een soort elektromagnetische golf, maar maak je geen zorgen, we gaan je niet vervelen met fysica. We zijn gewoon heel enthousiast over deze ongelooflijke nieuwe technologie, ontwikkeld door onze wetenschappers in Japan, die terahertzgolven genereert en zendt via een kleine halfgeleiderchip. Dus heb even geduld met ons als wij uit ons dak gaan. Een beetje.

Als je nooit over zoiets hebt nagedacht, laten we daar dan nu verandering in brengen. Een elektromagnetische golf transporteert energie en heeft tijdens het reizen door de ruimte niks fysieks (zoals lucht of water) nodig om dit mogelijk te maken. Om het echter enigszins ingewikkelder te maken, zijn er een paar verschillende soorten golven die zich op het spectrum bevinden. Elk type heeft verschillende eigenschappen, wat betekent dat ze geschikt zijn voor verschillende toepassingen.

Aan de ene kant heb je hoge-energiegolven, die je aantreft in bijvoorbeeld röntgenapparaten. Deze golven kunnen op hoge snelheid door het lichaam gaan om een beeld te krijgen van wat er binnenin zit. Aan de andere kant vind je lage-energiegolven die kunnen worden omgezet in een tv of een ouderwetse FM-radio, waar de golven de uitzendingen uitzenden. Het is belangrijk om te weten dat deze schaal verschillende toepassingen omvat, van onschadelijke toepassingen tot de golven die een risico voor mensen kunnen vormen vanwege hun stralingsniveau.

Tussen infrarood (de afstandsbediening van je tv of bewegingssensoren) en microgolven (je magnetron) bevinden zich de terahertzgolven. En hoewel dit een vrij onopvallende positie lijkt, is het eigenlijk de beste plek op het elektromagnetische spectrum. De terahertzgolven zijn gemaakt van de beste eigenschappen van beide en kunnen door materialen, zoals een magnetron, gaan, maar kunnen ook informatie bevatten, net als een infraroodgolf. En dit maakt ze ideaal voor imaging- en communicatietaken waarbij geen fysieke aanraking mogelijk is (zoals het onderzoeken van kostbare artefacten of snelle wireless 6G-transmissie). Maar dit is het allerbeste: als deze golven op een persoon of object worden gericht en de gereflecteerde of geabsorbeerde golven door een camera worden vastgelegd, kunnen ze beelden vormen.

En omdat ze door materialen kunnen gaan of door materialen kunnen worden geabsorbeerd (zonder enig risico voor ons), kunnen ze voor allerlei nuttige en belangrijke doeleinden worden gebruikt. Denk aan veiligheidscontroles op stadions en festivals, of kwaliteitscontrole voor van alles, van auto's tot medicijnen. Waarom? Omdat terahertzgolven door kleding kunnen dringen zonder het menselijk lichaam bloot te stellen aan straling, kunnen ze veilig worden gebruikt in bodyscanners. En omdat verschillende soorten materialen de golven op verschillende manieren absorberen of reflecteren, kunnen ze ook worden gebruikt om materialen en objecten te analyseren en te identificeren.

In wetenschappelijke kringen is dit natuurlijk allemaal bekend. Maar wat ook algemeen wordt geaccepteerd, is dat terahertzgolven lastig zijn en veel nodig hebben om ze nuttig te maken. Dat wil zeggen dat er apparaten nodig zijn die de terahertzgolven moeten genereren, en dat de golven en antennes versterkt moeten worden om ze te richten en zenden. De grootste uitdaging om de wereld te laten profiteren van de voordelen van terahertzgolven, was het creëren van een compacte en krachtige manier om al deze dingen tegelijk te doen.

Dat was de opgave. Een grote opgave. Maar als er iets is waar onze R&D-wetenschappers van houden, dan is dat een uitdaging. Ze richtten hun aandacht op één component, waardoor ze een doorbraak konden bereiken. Het werd een Resonant-Tunneling Diode (RTD) genoemd, die zeer eenvoudig de stroom van elektrische stromen regelt. Deze diode was een veelbelovende manier om een compacte halfgeleiderchip te ontwikkelen die op kamertemperatuur werkte, maar er waren enkele problemen met de hoeveelheid energie die hij zou kunnen produceren en hoe efficiënt hij was.

Natuurlijk ontwikkelen we in onze R&D-faciliteit duizenden nieuwe technologieën en uiteindelijk hebben we ons doel bereikt: een RTD-oscillator (om de golven te genereren), een terahertz-antenne (om de richting te bepalen) en halfgeleideronderdelen (om al deze 'ingrediënten' op te vangen zodat ze kunnen samenwerken). Onze wetenschappers dachten dat door veel antennes samen te gebruiken, ze het vermogen konden verhogen en ze hadden gelijk. Door wel 36 minuscule antennes op een halfgeleiderchip van 8 x 10 mm te plaatsen, werd deze ongelooflijke doorbraak mogelijk: een kleine chip die sterke terahertzgolven kan genereren. Het duurde twintig jaar, maar het wachten was de moeite meer dan waard.

En wat er daarna gebeurde? Stel je je een deskundig team van zeer intelligente wetenschappers voor die werken voor het meest innovatieve imagingbedrijf ter wereld en beeld je in dat ze in een ruimte werken aan een nieuwe, zeer compacte en zeer krachtige chip...

Je hoeft geen genie te zijn om te begrijpen dat zij een prototype van een terahertzcamera hebben uitgevonden. Hij legt terahertzgolven vast met lenzen en sensoren en ze hebben al aangetoond hoe 'terahertz-imaging' voorwerpen kan detecteren die zich in de kleding van mensen bevinden, op een afstand van enkele meters. Ze hebben het zelfs gebruikt om het verschil te zien tussen verschillende soorten vloeistoffen (potentieel baanbrekend op luchthavens, maar heeft enorme gevolgen als het in de industrie wordt gebruikt). En hun potentieel voor een 6G-wereld heeft alleen al een grote belangstelling gewekt.

Dus, begrijp je nu waarom we zo enthousiast zijn? Want voor onze R&D-experts is dit nog maar het begin.

Als je meer wilt weten over deze geweldige technologie, ga dan naar Canon Global Technology, waar je een volledige uitleg vindt over onze nieuwe halfgeleider-terahertz-bron.