Разработан компактный ТГц лазер для обнаружения раковых клеток и наркотиков

Портативную версию квантового каскадного лазера, которая может генерировать терагерцовое излучение, разработали исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Ватерлоо под руководством профессора Цин Ху, статья о достижении 2 ноября опубликована в журнале Nature Photonics.

Данный лазер потенциально может быть использован для точного определения рака кожи и обнаружения взрывчатых веществ и наркотиков.

«Мы не только можем видеть объекты через оптически непрозрачные материалы, но также можем идентифицировать вещества», —рассказал профессор Ху. Например, такие соединения как гидроксид — агент, разрушающий озон, имеют особый спектральный «отпечаток» в диапазоне терагерцовых частот, как и наркотики, включая метамфетамин и героин, и взрывчатые вещества, включая тротил.

Ученый также рассказал о применении прибора в медицинской диагностике, отметив, что раковые клетки очень контрастно видны в терагерцовом диапазоне, потому что в них имеются более высокие концентрации воды и крови, чем в нормальных клетках.

Подобные лазеры имеют габариты в несколько миллиметров и тоньше человеческого волоса. Они представляют собой структуры с квантовыми ямами и тщательно спроектированными энергетическими каналами и барьерами. Внутри лазера «каскад» электронов спускается вниз по энергетической лестнице, испуская на каждой ступеньке легкую частицу или фотон.

Главным достижением ученых стало повышение рабочей температуры системы до 250 градусов Кельвина. Этого удалось достигнуть за счет повышения уровней потенциальных барьеров системы. По словам профессора Ху, теперь для стабильной работы лазера необходимы лишь электрическая розетка и небольшой кулер.

«Мне потребовалось 11 лет и три поколения студентов, чтобы сделать наш собственный терагерцовый квантовый каскадный лазер в 2002 году», — говорит он.