Terahertz dalgaları, mikrodalgalardan daha yüksek, kızılötesi ve görülebilir ışıktan ise daha düşük frekansa sahip. Birçok materyal tarafından optik ışıkların engellendiği yerlerden mikrodalgalar gibi terahertz dalgaları da geçebiliyor. Lazerlerin içinde oluşturulursa Terahertz dalgaları, 'T-ray görüşü' oluşturabiliyor ve giysiler, kitap kapakları gibi ince materyallerin içini gösterebiliyor.
Bu tarz bir teknoloji hem X-ray’den daha güvenli hem de mikrodalgalara göre daha yüksek çözünürlüklü görseller oluşturabiliyor. Bu teknolojiyi havalimanlarında ya da hastanelerde göremememizin sebebi ise terahertz radyasyonu için çok büyük cihazların gerekli olması.
MIT, Harvard Üniversitesi ve ABD Ordusu’ndan bazı araştırmacılar, daha kompakt bir cihaz üretmeyi başardılar. Bu cihaz, geniş aralıklara ayarlanabilir frekanslara sahip terahertz lazeri üretebiliyor. Cihaz; kullanıma hazır ticari parçalardan üretildi ve azot oksit (güldürücü gaz) içerisindeki molekül enerjisini bükerek terahertz dalgaları oluşturacak şekilde tasarlandı.
MIT’de matematik profesörü olan Steven Johnson, T-ray görüşüne ek olarak terahertz dalgalarının kablosuz iletişim formunda da kullanılabileceğini, radardan daha yüksek bant genişliğinde bilgi taşıyabileceğini dile getirdi. Johnson, terahertz dalgalarının kullanımıyla ilgili olarak ise şunları söyledi: “Terahertz frekansını ayarlayarak dalgaların, emilmeden ne kadar uzaklığa gidebileceğini ayarlayabilirsiniz, metrelerden kilometrelere. Ayrıca terahertz iletişiminizi kimin duyabileceğini ya da terahertz radarınızı kimin görebileceğini kontrol edebiliyorsunuz.”
Moleküler soluklanma:
Bilim insanları, 1970’li yıllardan bu yana moleküler gaz lazerleri kullanarak terahertz dalgaları üretmenin deneylerini yapıyor. 1980 yılında ise ABD Ordusu’ndan Henry Everitt, laboratuvarında gaz lazeri kullanarak terahertz dalgaları üretebildiğini keşfetti. Ayrıca ürettiği cihaz, geleneksel cihazlardan da daha küçüktü.
Everitt, birkaç sene önce Johnson ile başka bir proje üzerinde çalışırken çalışmasındaki bazı uyuşmazlıklardan bahsetti. Ardından Everitt, Johnson ve Fan Wang birlikte bu uyuşmazlıkları çözmeye karar verdiler ve moleküler gaz lazer boşluğundaki gaz davranışlarını tanımlayan yeni matematiksel bir teoriyi formülleştirdiler. Johnson, geliştirdikleri yeni formülle ilgili olarak şunları söyledi:
“İnsanların dışarı ittiği diğer titreşimsel durumları dâhil ettiğimizde, bir tampon keşfettik. Basit modellerde, moleküller dönüyordu ancak diğer moleküllere çarptıklarında her şeyi kaybediyorlardı. Diğer durumları da dâhil ettiğinizde bu artık meydana gelmiyor. Bu çarpışmalar, enerjiyi diğer titreşimsel durumlara aktarabiliyor. Böylece dönemeye devam etmek ve terahertz dalgaları oluşturmak için size soluklanma imkânı veriyorlar.”
Güldürücü gaz:
Ekip, geliştirdikleri yeni modelin, Everitt’in onlarca yıl önce gözlemlediği şeyi doğru bir şekilde tahmin ettiğini görünce Harvard’daki Capasso grubuyla iş birliği yaptı. Bu iş birliğinin amacıysa modeli, yeni gazlar ve yeni tür kızılötesi lazerlerle birleştirerek yeni bir tür kompakt terahertz üreticisi tasarlamaktı.
Ekip, kızılötesi ışığa tepki verecek şekilde belli bir yönde dönen gazları araştırmaya başladı ve en sonunda azot oksidi yani güldürücü gazı buldu. Bu gaz, ideal ve deneyler için erişilebilir bir gazdı. Ekip, laboratuvar sınıfı azot oksidi kalem büyüklüğündeki boşluğa pompaladı. Daha sonra kuantum basamaklandırma lazerinden kızılötesi ışığı boşluğa gönderdiklerinde terahertz lazeri üretebildiklerini buldular.
Bu ilk deneylerden sonra araştırmacılar matematiksel modellerini, diğer gaz molekülleriyle genişlettiler. Bu sayede bilim insanlarına farklı frekanslı ve menzil aralıklı farklı terahertz üretme seçenekleri sunmuş oldular.
