Miniatuurapparaten die kunnen worden ontwikkeld tot veilige, beeldtechnologie met hoge resolutie, met toepassingen zoals het helpen van artsen bij het identificeren van potentieel dodelijke kankers en het vroegtijdig behandelen ervan, zijn gemaakt in onderzoek waarbij de Universiteit van Strathclyde betrokken is.

De apparaten gebruiken terahertz-straling, die door materialen zoals kunststoffen kunnen dringen, hout en huid. Deze vorm van straling, die tussen infrarood en microgolven in het elektromagnetische spectrum valt, beschadigt levende weefsels niet zoals andere vormen zoals röntgenstralen dat kunnen.

De apparaten zijn gemaakt van nanodraden die 100 keer dunner zijn dan een mensenhaar. Ze kunnen worden gebruikt in nieuwe, veilige beeldvormingstechnologie met een veel hogere resolutie dan de huidige ultrasone apparaten die worden gebruikt om kleine tumoren op te sporen.

Een team van onderzoekers van Strathclyde's Institute of Photonics, bij de afdeling Natuurkunde van de universiteit, ontwikkelde een zeer nauwkeurige microassemblagetechniek om de constructie van een 3D-raster van nanodraadapparaten mogelijk te maken. Het team gebruikte een gespecialiseerd 'transfer printing' micro-assemblagesysteem om halfgeleider nanodraadstructuren te printen, met nauwkeurigheid op nanoschaal, in orthogonale patronen op metalen antennestructuren.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , is het resultaat van een samenwerking tussen Strathclyde, de Universiteit van Oxford, en de Australian National University (ANU), gevestigd in Canberra.

Professor Martin Dawson, een van Strathclyde's hoofdonderzoekers van het project, zei:"Het is heel opwindend om te zien dat dit samenwerkingswerk met onze naaste collega's in Oxford en ANU is gepubliceerd in een zo prestigieus tijdschrift als Science. We hebben de afgelopen jaren nieuwe mogelijkheden ontwikkeld voor het printen van halfgeleider nanostructuren en microstructuren in Strathclyde en, gecombineerd met ANU's leidende vermogen om halfgeleider nanodraden te kweken en Oxford's geavanceerde lichtdetectieconcepten heeft dit geleid tot zeer opwindende resultaten.

"Het was een genoegen om met onze collega's samen te werken in dit werk en we kijken uit naar verdere toonaangevende resultaten van de samenwerking."

Dr. Antonio Hurtado, een hoofddocent in Strathclyde's Institute of Photonics, die ook deel uitmaakt van het leidende team van Strathclyde, zei:"Het bouwen van de THz-detectiesystemen was een grote uitdaging die de ontwikkeling bij Strathclyde van uiterst nauwkeurige nanofabricageprocessen vereiste. Hierdoor konden we de halfgeleider-nanodraden van ANU gebruiken als 'bouwstenen' voor hun sequentiële integratie in de 3D THz-detectoren ontworpen in Oxford, terwijl de nanometrische nauwkeurigheid behouden blijft die nodig is om de systemen samen te stellen. Dit was een geweldige combinatie van capaciteiten en een fantastische samenwerking tussen de verschillende teams die bij dit werk betrokken waren."

Andere terahertz stralingssystemen, zoals die worden gebruikt in beveiligingsscanners op luchthavens, zijn gebaseerd op eenvoudige intensiteitsdetectie. Echter, verbeterde beeldvormingstechnieken kunnen worden geïmplementeerd door gebruik te maken van het feit dat terahertzstraling, zoals alle elektromagnetische golven, bevat polarisatie-informatie - de richting van de elektromagnetische velden terwijl ze zich door de ruimte voortplanten.

Door de oriëntatie van de nanodraden in het apparaat kan terahertz-straling met verschillende polarisaties onafhankelijk worden gemeten en gezien het compacte apparaatoppervlak, maakt de weg vrij voor toekomstige on-chip beeldvormingssystemen.