Thiết bị nhỏ hứa hẹn chân trời mới cho sàng lọc an ninh và hình ảnh y khoa

Các thiết bị tối giản có thể được phát triển thành công nghệ hình ảnh có độ phân giải cao, an toàn cho nhiều mục tiêu sử dụng như giúp các bác sĩ nhận diện được các bệnh ung thư tiềm năng để có thể điều trị cho bệnh nhân sớm hơn.

Giáo sư Martin Dawson, một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu của Strathclyde. Nguồn: Strathclyde

Đây là kết quả của công trình “Three-dimensional cross-nanowire networks recover full terahertz state” trên Science của các nhà nghiên cứu ở trường đại học Strathclyde.

Theo bài báo, các thiết bị này sử dụng bức xạ terahertz, vốn có khả năng xuyên qua nhiều loại vật liệu như nhựa, gỗ và da. Nằm giữa tia hồng ngoại và vi sóng trong phổ điện từ, hình thái bức xạ này không làm ảnh hưởng đến các loại mô sống cũng như các hình thức khác của sự sống như với các tia X.

Các thiết bị này được làm từ các sợi nano mỏng hơn sợi tóc người 100 lần. Người ta có thể dùng chúng trong những công nghệ hình ảnh mới và an toàn với độ phân giải cao hơn các thiết bị siêu âm hiện hành, vẫn được dùng để dò các khối u nhỏ.

Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học Viện Photon học của Strathclyde dẫn dắt, đã phát triển một kỹ thuật lắp ráp mirco có độ chính xác cao để cho phép họ xây dựng lưới 3D của các thiết bị dây nano. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một hệ lắp ráp micro in chuyển đặc biệt để in các cấu trúc sợi nano bán dẫn với độ chính xác ở cấp độ nano, trong các mẫu hình trực giao vào các cấu trúc ăng ten kim loại.

Nghiên cứu này là kết quả của sự hợp tác giữa Strathclyde, trường đại học Oxford, và trường đại học quốc gia Australia (ANU) tại Canberra.

Giáo sư Martin Dawson, một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu của Strathclyde, cho biết: “Thật thú vị khi thấy công trình hợp tác này diễn ra với sự tham gia của các đồng nghiệp thân thiết tại Oxford và ANU, sau đó xuất bản nó trên một tạp chí danh tiếng như Science. Chúng tôi đã phát triển những năng lực mới cho việc in các cấu trúc siêu dẫn và cấu trúc micro tại Strathclyde, vốn đã phát triển từ một vài năm nay, và kết hợp nó với năng lực hàng đầu ở ANU về phát triển các sợi nano bán dẫn, cũng như các ý tưởng dò tiên tiến ở Oxford để dẫn đến kết quả thú vị này. Không chỉ dừng ở đây, chúng tôi còn chờ đợi những kết quả tiên phong từ mối quan hệ hợp tác này nữa trong tương lai”.

TS. Antonio Hurtado, nhà nghiên cứu chính ở Viện Photon học Strathclyde, một trong những tác giả của nghiên cứu thì cho rằng: “Việc xây dựng các hệ dò terahertz là một thách thức rất lớn vì nó đòi hỏi sự phát triển tại Strathclyde về các quá trình xử lý pha tạp nano ở mức độ vô cùng chính xác. Nó cho phép chúng tôi sử dụng các sợi nano bán dẫn từ ANU như ‘những khối cơ bản” cho sự tích hợp tuần tự của họ về các máy dò terahertz 3D được thiết kế tại Oxford, trong khi vẫn giữ được sự chính xác ở cấp độ nano cần thiết để lắp ráp các hệ lại với nhau. Đây là một sự kết hợp tuyệt vời  về năng lực lẫn sự hợp tác tuyệt vời giữa các nhóm nghiên cứu khác nhau khi tham gia vào nghiên cứu này”.

Các hệ bức xạ terahertz như những thứ đang được sử dụng tại các máy quét an ninh của các sân bay, được hình thành trên việc dò đơn giản. Việc cải thiện các kỹ thuật hình ảnh có thể được hoàn thiện bằng việc sử dụng bức xạ terahertz như các sóng điện tử chứa thông tin phân cực – thẳng hướng từ trường khi chúng  lan truyền qua không gian.

Sự định hướng của sợi nano trong thiết bị này cho phép bức xạ terahetz với những phân cực khác nhau trở nên chính xác một cách độc lập và dẫn đến việc tạo ra thiết bị được thiết kế nhỏ gọn, mở ra con đường đến các hệ hình ảnh trên chip trong tương lai.

Thanh Phương dịch

Nguồn: https://phys.org/news/2020-05-tiny-devices-horizon-screening-medical.html