p Em um passo importante para o desenvolvimento de scanners portáteis que podem medir rapidamente moléculas em produtos farmacêuticos ou classificar tecidos na pele dos pacientes, pesquisadores criaram um sistema de imagem que usa lasers pequenos e eficientes o suficiente para caber em um microchip. p O sistema emite e detecta radiação eletromagnética em frequências terahertz - mais altas do que as ondas de rádio, mas mais baixas do que a luz infravermelha de ondas longas usada para imagens térmicas. A geração de imagens usando radiação terahertz tem sido uma meta para engenheiros, mas a dificuldade de criar sistemas práticos que funcionem nessa faixa de frequência bloqueou a maioria das aplicações e resultou no que os engenheiros chamam de "lacuna de terahertz".

p "Aqui, temos uma tecnologia revolucionária que não tem partes móveis e usa a emissão direta de radiação terahertz de chips semicondutores, "disse Gerard Wysocki, professor associado de engenharia elétrica na Universidade de Princeton e um dos líderes da equipe de pesquisa.

p A radiação Terahertz pode penetrar em substâncias como tecidos e plásticos, é não ionizante e, portanto, seguro para uso médico, e pode ser usado para visualizar materiais difíceis de visualizar em outras frequências. O novo sistema, descrito em um artigo publicado na edição de junho da revista Optica , pode sondar rapidamente a identidade e o arranjo das moléculas ou expor danos estruturais aos materiais.

p O dispositivo usa feixes estáveis ​​de radiação em frequências precisas. A configuração é chamada de pente de frequência porque contém vários "dentes", cada um emitindo uma forma diferente, freqüência de radiação bem definida. A radiação interage com as moléculas no material da amostra. Uma estrutura de pente duplo permite que o instrumento meça com eficiência a radiação refletida. Padrões únicos, ou assinaturas espectrais, na radiação refletida permite aos pesquisadores identificar a composição molecular da amostra.

p Embora as atuais tecnologias de imagem terahertz sejam caras de produzir e complicadas de operar, o novo sistema é baseado em um design de semicondutor que custa menos e pode gerar muitas imagens por segundo. Essa velocidade pode torná-lo útil para o controle de qualidade em tempo real de comprimidos farmacêuticos em uma linha de produção e outros usos acelerados.

p "Imagine que a cada 100 microssegundos que um tablet passa, e você pode verificar se tem uma estrutura consistente e se há quantidade suficiente de todos os ingredientes que você espera, "disse Wysocki.

p Como prova de conceito, os pesquisadores criaram um comprimido com três zonas contendo ingredientes inertes comuns em produtos farmacêuticos - formas de glicose, lactose e histidina. O sistema de imagem terahertz identificou cada ingrediente e revelou os limites entre eles, bem como alguns pontos onde um produto químico se espalhou para uma zona diferente. Este tipo de "ponto quente" representa um problema frequente na produção farmacêutica que ocorre quando o ingrediente ativo não é devidamente misturado em um comprimido.

p A equipe também demonstrou a resolução do sistema usando-o para criar a imagem de um trimestre dos EUA. Detalhes finos como as penas das asas da águia, tão pequeno quanto um quinto de um milímetro de largura, eram claramente visíveis.

p Embora a tecnologia torne o uso industrial e médico da imagem terahertz mais viável do que antes, ainda requer resfriamento a uma temperatura baixa, um grande obstáculo para aplicações práticas. Muitos pesquisadores estão trabalhando agora em lasers que irão potencialmente operar em temperatura ambiente. A equipe de Princeton disse que sua técnica de imagem hiperespectral dual-comb funcionará bem com essas novas fontes de laser à temperatura ambiente, o que poderia abrir muitos outros usos.

p Por ser não ionizante, a radiação terahertz é segura para os pacientes e pode ser usada como uma ferramenta de diagnóstico para câncer de pele. Além disso, a capacidade da tecnologia de criar imagens de metal pode ser aplicada para testar asas de avião quanto a danos após serem atingidas por um objeto em vôo.

p Além de Wysocki, os autores do artigo de Princeton são o ex-aluno visitante de graduação Lukasz Sterczewski (atualmente um pós-doutorado no Jet Propulsion Laboratory da NASA) e o pesquisador associado Jonas Westberg. Outros co-autores são Yang Yang, David Burghoff e Qing Hu, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts; e John Reno dos Laboratórios Nacionais Sandia. O apoio para a pesquisa foi fornecido em parte pela Defense Advanced Research Projects Agency e pelo Departamento de Energia dos EUA.