Una nuova era di onde elettromagnetiche

Sì, questo è un articolo su un tipo di onda elettromagnetica. Ma non preoccuparti, non ti sommergeremo di concetti complessi di fisica. Siamo semplicemente entusiasti di condividere con te una nuova tecnologia rivoluzionaria, sviluppata dai nostri scienziati in Giappone. Questa innovazione permette di generare e trasmettere onde terahertz attraverso un minuscolo chip semiconduttore. Quindi, lasciaci trasportare dall'entusiasmo. Giusto un po'.

Se non ti è mai capito di pensare a questo argomento, partiamo dalle basi. Le onde elettromagnetiche trasportano energia e, mentre si propagano nello spazio, non necessitano di alcun mezzo fisico (come aria o acqua) per spostarsi. Tuttavia, per complicare un po' le cose, esistono diverse tipologie di onde, che si distribuiscono lungo uno spettro elettromagnetico. Ognuna di esse ha proprietà specifiche che ne determinano le applicazioni.

Ad esempio, all'estremità dello spettro si trovano le onde ad alta energia, come quelle utilizzate nei raggi X, che riescono a penetrare il corpo umano per creare immagini mediche dettagliate. All'estremo opposto troviamo le onde a bassa energia, che vengono utilizzate per trasmettere segnali radio o televisivi. È fondamentale sapere che, lungo questo spettro, esistono sia onde del tutto innocue che altre potenzialmente rischiose per l'uomo, a seconda del livello di radiazione che emettono.

E proprio tra le onde infrarosse (quelle dei telecomandi e dei sensori di movimento) e le microonde (ben note per il loro utilizzo nei forni a microonde) si collocano le onde terahertz. A prima vista potrebbe sembrare una posizione poco interessante, ma in realtà si tratta di una zona strategica dello spettro elettromagnetico. Le onde terahertz combinano le migliori caratteristiche di infrarossi e microonde: come i primi, possono trasportare informazioni, mentre come le seconde, possono attraversare diversi materiali. Questa caratteristica le rende perfette per applicazioni avanzate di imaging e comunicazione, in particolare in contesti in cui non è possibile il contatto fisico. Alcuni esempi? L’analisi di reperti storici e artistici o la trasmissione ultra-rapida di dati per le reti 6G. Ma ecco la parte davvero straordinaria: se queste onde vengono dirette su un oggetto o una persona, e poi catturate da una telecamera, possono essere utilizzate per creare immagini dettagliate.

E poiché le onde terahertz possono attraversare o essere assorbite dai materiali senza alcun rischio per la salute, le loro applicazioni sono pressoché illimitate. Si pensi ai controlli di sicurezza presso stadi o festival, ma anche al controllo qualità nei processi industriali, come la verifica della conformità di automobili o farmaci. Perché? Le onde terahertz possono penetrare i vestiti senza esporre il corpo umano a radiazioni dannose, rendendole perfette per gli scanner corporei. Inoltre, poiché i diversi materiali assorbono o riflettono le onde in modo diverso, possono essere impiegate per analizzare e identificare materiali e oggetti.

Nel mondo scientifico, il potenziale delle onde terahertz è noto da tempo. Tuttavia, il problema principale è sempre stato la loro difficile generazione e trasmissione in modo efficace. Per renderle realmente utilizzabili, servono dispositivi capaci di generarle, amplificarle e trasmetterle con precisione. La sfida più grande? Sviluppare un sistema compatto e potente in grado di fare tutto questo contemporaneamente.

Un'impresa complessa. Titanica. Ma se i nostri scienziati del reparto R&D amano le sfide. Dopo anni di ricerca, si sono concentrati su un componente che li ha avvicinati a una svolta: il Diodo a Tunneling Risonante (RTD). Si tratta di un dispositivo che, in poche parole, controlla il flusso delle correnti elettriche. Mostrava un grande potenziale per la creazione di un chip semiconduttore compatto, funzionante a temperatura ambiente, ma presentava alcuni limiti in termini di potenza e efficienza.

Tuttavia, dopo migliaia di test e anni di sviluppo, abbiamo finalmente trovato la soluzione perfetta: un oscillatore RTD per generare le onde, un'antenna terahertz per controllarne la direzione. e componenti semiconduttori avanzati per integrare tutti questi elementi in un sistema compatto. I nostri scienziati hanno poi ipotizzato che l'utilizzo di più antenne in contemporanea potesse aumentare la potenza delle onde generate. Avevano ragione. Inserendo ben 36 minuscole antenne in un chip semiconduttore da 8 mm x 10 mm, hanno realizzato una scoperta rivoluzionaria: un chip in grado di generare potenti onde terahertz, in un formato incredibilmente compatto. Ci sono voluti vent'anni di ricerca, ma ne è valsa la pena.

E ora? Immagina un team di scienziati che lavora per una delle aziende più innovative nel settore dell'imaging, con un nuovo chip, piccolo ma straordinariamente potente, tra le mani...

Non serve essere un genio per capire quale è stato il passo successivo: un prototipo di fotocamera a terahertz. Utilizzando un sistema di lenti e sensori, questa fotocamera è già stata testata con successo per rilevare oggetti nascosti sotto i vestiti, a diversi metri di distanza. Non solo: il dispositivo è stato in grado di distinguere diversi tipi di liquidi, un'innovazione con potenziali applicazioni rivoluzionarie negli aeroporti e nell'industria. E solo il potenziale di questa tecnologia nel mondo delle reti 6G ha già suscitato enorme interesse.

Ora capisci perché siamo così entusiasti? Perché per le menti geniali del nostro reparto R&D, questo è solo l'inizio.

Se desideri approfondire questa straordinaria tecnologia, visita Canon Global Technology, dove troverai una spiegazione dettagliata della nostra nuova fonte semiconduttore terahertz.