Micromáquina termomecânica detecta raios T

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/05/2019

É uma micromáquina, pertencente à mesma classe dos sensores usados em celulares. [Imagem: Ya Zhang et al. - 10.1063/1.5045256]

Raios T

A radiação terahertz (THz) é uma das áreas mais promissoras da pesquisa atual, com aplicações que vão da área da saúde à gravação magnética de dados ultraeficiente.

Esses raios T ainda não estão sendo utilizados em larga escala porque as fontes para sua emissão e as antenas para sua detecção ainda estão sendo aprimoradas.

Ya Zhang, da Universidade de Tóquio, fez agora um avanço marcante nessa área.

Ele desenvolveu um dispositivo microeletromecânico (MEMS) que detecta a radiação terahertz a temperatura ambiente, é fácil de usar, muito mais rápido do que os sensores térmicos convencionais, é altamente sensível e pode ser incorporado em matrizes de detectores para aumentar a eficiência.

A pequena antena terahertz detecta os raios T usando a mudança na frequência de ressonância mecânica de uma minúscula viga suspensa, mudança essa causada pela expansão térmica gerada pela radiação THz. Ela funciona a temperatura ambiente, enquanto dispositivos similares exigem temperaturas criogênicas de até -270º C.

Este avanço pode deslanchar uma nova era de tecnologias terahertz, como sensores e câmeras, incluindo as de imageamento médico - os raios T permitem fazer imagens do interior do corpo humano sem o uso de radiação ionizante, como os raios X.

Antena terahertz

O MEMS (sistema microeletromecânico) consiste em uma pequena viga suspensa sobre uma abertura. A viga é revestida com um filme de metal resistivo (NiCr - níquel-cromo) que tem a capacidade de absorver a radiação THz, que por sua vez transfere calor para a viga. Esse aumento na temperatura faz com que a viga se expanda muito ligeiramente, o que pode ser detectado como uma mudança na frequência com que ela vibra.

Esta abordagem baseada em MEMS tem uma série de vantagens sobre as alternativas existentes para a detecção da radiação THz. O fato de poder funcionar em temperatura ambiente sem a necessidade de resfriamento torna o sensor adequado para uma variedade de aplicações práticas. Ele também é extremamente sensível, detectando a radiação que causa mudanças na temperatura de apenas um milionésimo de grau centígrado e oferecendo uma leitura 100 vezes mais rápida do que outros protótipos.

"Outra vantagem deste sistema é que ele pode ser produzido usando métodos padrão para fabricar dispositivos semicondutores, o que potencialmente permitirá sua incorporação em câmeras e sensores baseados em THz produzidos em massa," disse Ya Zhang. "Esperamos que o nosso trabalho leve a uma explosão de interesse e mais inovação neste campo."

Bibliografia:

Fast and sensitive bolometric terahertz detection at room temperature through thermomechanical transduction
Ya Zhang, Suguru Hosono, Naomi Nagai, Sang-Hun Song, Kazuhiko Hirakawa
Journal of Applied Physics
Vol.: 125, Issue 15
DOI: 10.1063/1.5045256