Blockdit Logo (Mobile)
Antnumber9
•
7 ก.พ. 2020 เวลา 13:00 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
--"5G กลายเป็นเด็กน้อยไปเลย เมื่อนักวิจัยสร้างตัวขยาย THz (Terahertz) จากกราฟีน ให้ใช้งานได้ภายในอีกหนึ่งปี"--
คลื่นเทระเฮิรตซ์ (Terahertz wave ; THz) คืออะไร
คลื่นเทระเฮิรตซ์ คือ ย่านหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างคลื่นไมโครเวฟและคลื่นอินฟาเรด โดยมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 10 ไมโครเมตร ถึง 1 มิลลิเมตร (10 um - 1 mm) และมีความถี่สูงในช่วง 0.3 ถึง 30 THz
การที่นักวิจัยทั่วโลกให้ความสนใจกับคลื่นเทระเฮิรตซ์นั้น เนื่องมาจากความโดดเด่นของคุณลักษณะของคลื่นที่ไม่ธรรมดา จนทำให้นักวิจัยอยากที่จะนำคลื่นเทระเฮิรตซ์นี้ มาประยุกต์ใช้ในงานด้านต่างๆ เช่น
1.ด้านเกษตรและอาหาร
ในต่างประเทศได้เริ่มศึกษาการนำคลื่นเทระเฮิรตซ์ไปประยุกต์ใช้งานในด้านอุตสาหกรรมอาหาร เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์มีคุณสมบัติพิเศษ คือ มีความไวสูงต่อความชื้น สามารถทะลุผ่านบรรจุภัณฑ์ที่ไม่ใช่โลหะได้ดี
2.ด้านการแพทย์
เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์มีความไวต่อน้ำหรือความชื้น ในทางการแพทย์จึงได้มีการนำคลื่นเทระเฮิรตซ์มาใช้ในการตรวจสอบเนื้อเยื่อชั้นบนของผิว การตรวจสอบความชุ่มชื้นของเนื้อเยื่อ รวมไปถึงการตรวจสอบโรคมะเร็งผิวหนัง โรคมะเร็งเต้านม อีกทั้งยังมีความปลอดภัยต่อสิ่งมีชีวิต (Non-ionizing) เนื่องจากมีพลังงานต่ำเมื่อเทียบกับรังสีเอกซ์ (X-ray)
3.ด้านการรักษาความปลอดภัย
หนึ่งในการประยุกต์ใช้งานที่น่าสนใจเป็นอย่างมากคือการนำคลื่นเทระเฮิรตซ์มาใช้ในด้านการรักษาความปลอดภัย การตรวจหาวัตถุต้องสงสัย เช่น มีดหรือปืนที่ซ่อนอยู่ใต้เสื้อผ้าด้วยเทคนิคการสร้างภาพ
4.ด้านการสื่อสารไร้สาย
เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์นั้นมีความถี่สูง มีย่านความถี่กว้าง และให้ช่องสัญญาณมากกว่าความถี่ไมโครเวฟ จึงมีความเหมาะสมเป็นอย่างมากในการประยุกต์ใช้งานในระบบ WLAN
จากที่กล่าวมาข้างต้นยังมีการประยุกต์ใช้ในงานต่างๆ อีกมากมาย โดย ant ได้พาดหัวข้างต้นเกี่ยวกับระบบสื่อสารอย่าง 5G ซึ่งเป็นกระแสฝั่งโทรคมนาคมที่กำลังมาแรง แต่หลายคนก็อาจจะยังไม่รู้ว่าเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์นั้นก็มาแรงเหมือนกัน เพราะว่าถ้าเราเปรียบเทียบอัตราเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุดของ 5G จะอยู่ที่ราวๆ 10 Gbps ส่วนเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์จะอยู่ที่ราวๆ 100 Gbps เร็วต่างกันถึง 10 เท่า
ในวันนี้ ant ไม่ได้มาเล่าเรื่องเกี่ยวกับระบบโทรคมนาคม แต่ ant กำลังจะเล่าให้ฟังถึงหนึ่งในต้นแบบของอุปกรณ์ที่อาจจะเป็นตัวเปลี่ยนเกมของระบบสือสารไปเลยก็เป็นได้ในอนาคต นั่นก็คือ Graphene amplifier ทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับและขยายคลื่น THz ให้สามารถนำมาใช้งานได้ดีกว่าเดิม เนื่องจากความถี่ที่สูงและสัญญาณที่อ่อน
ในการพัฒนาครั้งนี้ เกิดจากความร่วมมือของนักวิจัยหลายที่ เช่น Loughborough University, Center for Theoretical Physics of Complex Systems, Micro/Nano Fabrication Laboratory Microsystem and THz Research Center, AV Rzhanov Institute of Semiconductor Physics และได้ตีพิมพ์ลงในวารสาร Physical Review Letters และ American Physical Society
ซึ่งทีมนักวิจัยได้สร้าง Optical transistor ชนิดใหม่ขึ้นมา ให้ทำหน้าที่เป็นตัวขยาย THz โดยการใช้กราฟีนและตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (graphene and a high-temperature superconductor) และหลักฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังของตัวขยายธรรมดานี้อาศัยสมบัติของกราฟีนอย่าง ความโปร่งใส ไม่ไวต่อแสงและอิเล็กตรอนมีมวลเป็นศูนย์ และนำทั้งสองวัสดุมาประกบกันเป็นชั้นๆ เหมือนกับแซนด์วิช
เมื่อได้ชั้นของกราฟีนและตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงออกมาแล้วก็จ่ายพลังงานให้กับวัสดุดังกล่าว เมื่อ THz photons ตกกระทบกราฟีน อนุภาค THz photons ก็จะถูกเปลี่ยนให้เป็นอิเล็กตรอนมวลน้อยและเปลี่ยนกลับให้เป็น THz photons และสะท้อนออกไป (คิดง่ายๆ ว่าอุปกรณ์นี้เป็นเหมือนกระจกสะท้อน THz photons ที่สัญญาณอ่อนๆ จะถูกนำขยายก่อนสะท้อนออกไป)
1
ศาสตราจารย์ Fedor Kusmartsev ที่ภาควิชาฟิสิกส์ของ Loughborough University กล่าวว่า "ตัวขยาย THz อาจจะมีวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ภายในหนึ่งปีและเทคโนโลยีนี้จะทำให้นักวิทยาศาสตร์และวิศกรสามารถควบคุม bandwidth ที่มองไม่เห็นให้สามารถนำไปสร้างอุปกร์ทางด้านการแพทย์หรืออุปกรณ์สือสารในยุคถัดไปได้"
ขอบคุณทุกท่านที่เข้ามารับชม ติดตามเรื่องราวดี ๆ ด้าน #วิทยาศาสตร์ #เทคโนโลยี และ #นวัตกรรม ได้ที่ #antnumber9 #มดหมายเลข9
#เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ #Terahertz #THz #GrapheneAmplifier #กราฟีน #ระบบโทรคมนาคม #superconductor #สารกึ่งตัวนำยวดยิ่ง
โฆษณา