Czym są fale terahercowe, które zastąpią rentgena?

Wszędzie tam, gdzie się tylko da, fale terahercowe powinny zastąpić fale rentgenowskie, bo są nieszkodliwe dla człowieka – powiedział prof. Wojciech Knap, dyrektor Centrum Badań i Zastosowań Terahercowych CENTERA.

.Ośrodek CENTERA (Center for Teraherz Research and Applications) powstał dzięki Funduszom Europejskim z Programu Inteligentny Rozwój (POIR), przyznanym przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej (FNP) w ramach programu Międzynarodowe Agendy Badawcze (MAB). Podczas czwartkowego spotkania z dziennikarzami naukowcy opowiadali o wszechstronnym zastosowaniu fal terahercowych.

Fale terahercowe – bezpieczna alternatywa dla rentgena

.„Na osi promieniowania magnetycznego mamy mikrofale, a na końcu promieniowanie rentgenowskie. Wszystkie mają jakieś zastosowania w nauce, technice i życiu codziennym. Jest jednak taki obszar fal, które nazywamy terahercowymi, który jest wykorzystywany w niewielkim stopniu – dlatego, że nie ma półprzewodnikowych, tanich źródeł i detektorów. Dlatego my swoją działalność skoncentrowaliśmy właśnie na tym obszarze” – powiedział prof. Wojciech Knap, dyrektor Centrum Badań i Zastosowań Terahercowych CENTERA. I dodał, że fale terahercowe są bezpieczniejsze dla człowieka od fal rentgenowskich.

Konieczność obniżenia kosztów produkcji

.„Fale terahercowe łatwo się rozchodzą w powietrzu i przenikają przez drewno, papier, tkaniny, polimery, suszoną żywność. Nie są to jedyne fale, które przenikają przez te materiały, bo fale rentgenowskie również to potrafią, ale w odróżnieniu od nich fale terahercowe mają tzw. ‘niską energię fotonów’. Cząstki, za pomocą których prześwietlany jest materiał nie są groźne dla człowieka. I dlatego fale terahercowe mają tak duży potencjał. Więc tam, gdzie da się zastąpić fale rentgenowskie falami terahercowymi, należy to zrobić” – przekonywał Knap. Naukowiec wymienił wiele obszarów, w których fale terahercowe mogą być z powodzeniem wykorzystywane, jeśli tylko uda się obniżyć koszty produkcji urządzeń. Jego zespołowi już udało się to osiągnąć na przykładzie skanera pocztowego. Urządzenie to zwiększa bezpieczeństwo dostarczanych przesyłek, bo jest w stanie wykryć niebezpieczny proszek, którego promienie rentgenowskie „nie widzą”.

Czujniki terahercowe

.„Zbudowaliśmy skaner pocztowy z nadzieją, że wejdzie na rynek. Wyposażony był w źródło, które w pierwotnej wersji stworzyli Amerykanie, ale było ono bardzo drogie – kosztowało 120 000 zł. Zastąpiliśmy je źródłem na bazie technologii krzemowej i jego cena spadła do 1 200 zł. Rozmiar też zmniejszył się dziesięciokrotnie” – powiedział Knap. Czujniki terahercowe są z powodzeniem wykorzystywane w astronomii. Za ich pomocą naukowcy obliczają czas, jaki minął od Wielkiego Wybuchu. Są też dołączane do satelitów. Za ich pomocą wykonuje się spektroskopię gazów, które są w przestrzeni, albo badane są reakcje chemiczne.

Na Ziemi czujniki terahercowe mogą być wykorzystywane w rolnictwie. Dzięki nim można by dokładnie zaplanować częstotliwość nawadniania roślin. Inne obszary zastosowań to: kontrola jakości żywności, kontrola bezpieczeństwa, pomiar parametrów plastiku czy zawartości wody w paliwie. Niezwykle przydatne są też czujniki do pomiaru grubości powłok, np. warstwy plastiku na metalowym przedmiocie. „Przykłady stworzonych przez nas czujników już są w laboratorium. Trzeba je teraz skomercjalizować” – zapowiada Knap.

Eksperymenty z grafenem

.Przyznaje jednak, że jego zespół nie będzie się zajmował jedynie stroną biznesową wypracowanych rozwiązań. Miesiąc temu naukowcy rozpoczęli realizację prestiżowego grantu, przyznanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC). „Przeprowadziliśmy eksperymenty z grafenem, mające na celu wzmocnienie fal terahercowych. Po pierwszych sukcesach, zwieńczonych publikacjami naukowymi w renomowanych czasopismach, wystąpiliśmy o grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych. I dostaliśmy go. Będziemy tworzyć scalone wzmacniacze terahercowe na bazie półprzewodników” – zapowiada Knap.

Roboty chirurgiczne

.Na temat historii robotyki medycznej oraz jej postępującego rozwoju na łamach “Wszystko Co Najważniejsze” pisze Bartosz KABAŁA w tekście “Roboty chirurgiczne i przyszłość medycyny“. Autor pochyla się w nim również nad kwestią zalet i zagrożeń związanych z robotyzacją chirurgii.

“Badania w wielu przypadkach nie potwierdzają zakładanej przewagi robota nad laparoskopem czy klasycznymi narzędziami chirurgicznymi. Zatem w tym przypadku rezultaty operacji zależą głównie od sprawności chirurga, a nie sprzętu i metody. Ale co się stanie, jeśli do sprawnych i precyzyjnych ramion robotycznych dołączymy równie sztuczny ośrodek decyzyjny i całkowicie wyeliminujemy ludzki element? Próby zabiegów z całkowicie autonomicznymi robotami również już się odbyły. W 2016 roku powstał system nazwany Smart Tissue Autonomous Robot (STAR), który przy wykorzystaniu odpowiednich znaczników fluorescencyjnych z niezwykłą precyzją zakładał szwy, łącząc szczelnie dwa odcinki jelita. Ponadludzkie zdolności robota, według naukowców pracujących nad STAR-em, pozwolą zwiększyć efektywność, wyniki i dostępność bardzo specjalistycznych zabiegów. Według doniesień takie połączenie dwóch fragmentów jelita wytrzymuje ciśnienie dwukrotnie wyższe niż stworzone ludzką ręką”.

.”Nauka pędzi w szalonym tempie. Kwestią czasu jest już zaprzęgnięcie do wykonywania zabiegów sztucznej inteligencji, która z wykorzystaniem rosnących baz pełnych danych z operacji wykonanych przez chirurgów z użyciem robotów szybko nauczy się sama podejmować decyzje i przeprowadzać procedurę od samego początku do końca. To jednak przysparza wielu problemów etycznych i prawnych. Kto będzie winny powikłań lub błędów? Jaki kompas moralny zostanie „wgrany” robotowi? Jak robot zachowa się w sytuacji krytycznej? Poza tym kto chciałby, żeby jego chirurg był podatny na ataki hakerskie i kradzież poufnych danych, a tak może być, jeśli chirurgiem stanie się robot” – pisze Bartosz KABAŁA.