La radiación de terahercios , también conocida como radiación submilimétrica , ondas de terahercios , frecuencia tremendamente alta [1] ( THF ), rayos T , ondas T , luz T , T-lux o THz , consiste en ondas electromagnéticas dentro de la banda designada por la UIT . de frecuencias de 0,3 a 3 terahercios (THz), [2] aunque el límite superior es algo arbitrario y algunas fuentes lo consideran 30 THz. [3] Un terahercio equivale a 10,12 Hz o 1000 GHz. Las longitudes de onda de la radiación en la banda de terahercios oscilan respectivamente entre 1 mm y 0,1 mm = 100 µm. Debido a que la radiación de terahercios comienza en una longitud de onda de alrededor de 1 milímetro y avanza hacia longitudes de onda más cortas, a veces se la conoce como banda submilimétrica y su radiación como ondas submilimétricas , especialmente en astronomía . Esta banda de radiación electromagnética se encuentra dentro de la región de transición entre las microondas y el infrarrojo lejano , y puede considerarse como cualquiera de las dos.
En comparación con las frecuencias de radio más bajas, la radiación de terahercios es fuertemente absorbida por los gases de la atmósfera , y en el aire la mayor parte de la energía se atenúa en unos pocos metros, [4] [5] [6] por lo que no es práctico para transmisiones terrestres de larga distancia. comunicación por radio . Sin embargo, existen ventanas de frecuencia en la atmósfera terrestre, donde la radiación de terahercios podría propagarse hasta 1 km o incluso más, dependiendo de las condiciones atmosféricas. [ cita necesaria ] La más importante es la banda de 0,3 THz que se utilizará para las comunicaciones 6G. [ cita necesaria ] Puede penetrar capas delgadas de materiales pero está bloqueado por objetos más gruesos. Los haces de THz transmitidos a través de materiales se pueden utilizar para la caracterización de materiales , inspección de capas, medición del relieve [7] y como una alternativa de menor energía a los rayos X para producir imágenes de alta resolución del interior de objetos sólidos. [8]
La radiación de terahercios ocupa un punto medio donde se superponen los rangos de las microondas y las ondas de luz infrarroja , lo que se conoce como " brecha de terahercios "; se le llama "brecha" porque la tecnología para su generación y manipulación está todavía en su infancia. La generación y modulación de ondas electromagnéticas en este rango de frecuencias deja de ser posible mediante los dispositivos electrónicos convencionales utilizados para generar ondas de radio y microondas, siendo necesario el desarrollo de nuevos dispositivos y técnicas.
La radiación de terahercios se encuentra entre la radiación infrarroja y la radiación de microondas en el espectro electromagnético y comparte algunas propiedades con cada una de ellas. La radiación de terahercios viaja en línea visual y no es ionizante . Al igual que las microondas, la radiación de terahercios puede penetrar una amplia variedad de materiales no conductores ; prendas de vestir, papel, cartón , madera, mampostería , plástico y cerámica . La profundidad de penetración suele ser menor que la de la radiación de microondas. Al igual que la radiación infrarroja, la radiación de terahercios tiene una penetración limitada a través de la niebla y las nubes y no puede penetrar agua líquida o metal. [10] La radiación de terahercios puede penetrar cierta distancia a través del tejido corporal como los rayos X, pero a diferencia de ellos no es ionizante , por lo que es interesante como reemplazo de los rayos X médicos. Debido a su longitud de onda más larga, las imágenes obtenidas con ondas de terahercios tienen una resolución más baja que la de los rayos X y es necesario mejorarlas (consulte la figura de la derecha). [9]
La atmósfera terrestre absorbe fuertemente la radiación de terahercios, por lo que el alcance de la radiación de terahercios en el aire está limitado a decenas de metros, lo que lo hace inadecuado para las comunicaciones a larga distancia. Sin embargo, a distancias de ~10 metros, la banda aún puede permitir muchas aplicaciones útiles en imágenes y construcción de sistemas de redes inalámbricas de gran ancho de banda , especialmente sistemas de interior. Además, producir y detectar radiación coherente de terahercios sigue siendo un desafío técnico, aunque ahora existen fuentes comerciales económicas en el rango de 0,3 a 1,0 THz (la parte inferior del espectro), incluidos girotrones , osciladores de onda inversa y diodos de túnel resonante . [ cita necesaria ] Debido a la pequeña energía de los fotones de THz, los dispositivos de THz actuales requieren baja temperatura durante el funcionamiento para suprimir el ruido ambiental. Por ello, se han realizado enormes esfuerzos en la investigación de THz para mejorar la temperatura de funcionamiento, utilizando diferentes estrategias, como los metadispositivos optomecánicos. [11] [12]
La radiación de terahercios se emite como parte de la radiación del cuerpo negro desde cualquier cosa con una temperatura superior a aproximadamente 2 kelvin . Si bien esta emisión térmica es muy débil, las observaciones en estas frecuencias son importantes para caracterizar el polvo cósmico frío de 10 a 20 K en las nubes interestelares de la Vía Láctea y en galaxias distantes con estallidos estelares . [ cita necesaria ]
Los telescopios que operan en esta banda incluyen el Telescopio James Clerk Maxwell , el Observatorio Submilimétrico Caltech y el Submillimeter Array en el Observatorio Mauna Kea en Hawaii, el telescopio a bordo de globo BLAST , el Observatorio Espacial Herschel , el Telescopio Submilimétrico Heinrich Hertz en el Observatorio Internacional Mount Graham. en Arizona, y en el recientemente construido Atacama Large Millimeter Array . Debido al espectro de absorción atmosférica de la Tierra, la opacidad de la atmósfera a la radiación submilimétrica restringe estos observatorios a sitios de muy gran altitud o al espacio. [13] [14]
A partir de 2012 [actualizar], las fuentes viables de radiación de terahercios son el girotrón , el oscilador de onda inversa ("BWO"), el láser infrarrojo lejano de gas orgánico , los multiplicadores de diodos Schottky , [15] los multiplicadores de varactor ( varicap ), el láser de cascada cuántica , [16] [17] [18] [19] el láser de electrones libres , fuentes de luz de sincrotrón , fuentes de fotomezcla , fuentes de ciclo único o pulsadas utilizadas en espectroscopia en el dominio del tiempo de terahercios , como emisores fotoconductores, de campo de superficie, foto-Dember y de rectificación óptica , [20 ] y se ha demostrado que los osciladores electrónicos basados en diodos túnel resonantes funcionan hasta 1,98 THz. [21]
También existen desde hace muchos años fuentes de estado sólido de ondas milimétricas y submilimétricas. AB Millimeter en París, por ejemplo, produce un sistema que cubre todo el rango de 8 GHz a 1000 GHz con detectores y fuentes de estado sólido. Hoy en día, la mayor parte del trabajo en el dominio del tiempo se realiza mediante láseres ultrarrápidos.
A mediados de 2007, científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de Estados Unidos , junto con colaboradores de Turquía y Japón, anunciaron la creación de un dispositivo compacto que podría conducir a fuentes de radiación de terahercios portátiles alimentadas por baterías. [22] El dispositivo utiliza cristales superconductores de alta temperatura, cultivados en la Universidad de Tsukuba en Japón. Estos cristales comprenden pilas de uniones Josephson , que exhiben una propiedad conocida como efecto Josephson : cuando se aplica un voltaje externo, la corriente alterna fluye a través de las uniones a una frecuencia proporcional al voltaje. Esta corriente alterna induce un campo electromagnético . Un voltaje pequeño (alrededor de dos milivoltios por unión) puede inducir frecuencias en el rango de los terahercios.
En 2008, ingenieros de la Universidad de Harvard lograron la emisión a temperatura ambiente de varios cientos de nanovatios de radiación coherente de terahercios utilizando una fuente semiconductora. La radiación THz se generó mediante una mezcla no lineal de dos modos en un láser en cascada cuántico de infrarrojo medio. Las fuentes anteriores requerían enfriamiento criogénico, lo que limitaba en gran medida su uso en aplicaciones cotidianas. [23]
En 2009, se descubrió que el acto de despegar la cinta adhesiva genera radiación de terahercios no polarizada, con un pico estrecho a 2 THz y un pico más amplio a 18 THz. El mecanismo de su creación es la tribocarga de la cinta adhesiva y su posterior descarga; Se planteó la hipótesis de que esto implicaba bremsstrahlung con concentración de absorción o densidad de energía durante la ruptura dieléctrica de un gas. [24]
En 2013, investigadores del Laboratorio de Redes Inalámbricas de Banda Ancha del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Politécnica de Cataluña desarrollaron un método para crear una antena de grafeno : una antena a la que se le daría forma de tiras de grafeno de 10 a 100 nanómetros de ancho y un micrómetro de largo. Una antena de este tipo podría utilizarse para emitir ondas de radio en el rango de frecuencia de los terahercios. [25] [26]
En ingeniería, la brecha de terahercios es una banda de frecuencia en la región de THz para la cual no existen tecnologías prácticas para generar y detectar la radiación. Se define como de 0,1 a 10 THz ( longitudes de onda de 3 mm a 30 µm), aunque el límite superior es algo arbitrario y algunas fuentes lo consideran 30 THz (una longitud de onda de 10 µm). [27] Actualmente, en frecuencias dentro de este rango, las tecnologías útiles de generación y recepción de energía son ineficientes e inviables.
La producción en masa de dispositivos en este rango y el funcionamiento a temperatura ambiente (en la que la energía kT es igual a la energía de un fotón con una frecuencia de 6,2 THz) son en su mayoría poco prácticos. Esto deja una brecha entre las tecnologías de microondas maduras en las frecuencias más altas del espectro radioeléctrico y la ingeniería óptica bien desarrollada de detectores de infrarrojos en sus frecuencias más bajas. Esta radiación se utiliza principalmente en aplicaciones especializadas a pequeña escala, como la astronomía submilimétrica . Desde finales del siglo XX se han realizado investigaciones que intentan resolver este problema. [28] [29] [30] [31] [32]
La mayoría de los dispositivos electrónicos de vacío que se utilizan para la generación de microondas se pueden modificar para funcionar a frecuencias de terahercios, incluido el magnetrón, [33] girotrón, [34] sincrotrón, [35] y el láser de electrones libres. [36] De manera similar, los detectores de microondas, como el diodo de túnel, han sido rediseñados para detectar también en frecuencias de terahercios [37] e infrarrojos [38] . Sin embargo, muchos de estos dispositivos están en forma de prototipo, no son compactos o existen en laboratorios de investigación universitarios o gubernamentales, sin el beneficio del ahorro de costos debido a la producción en masa.
A diferencia de los rayos X , la radiación de terahercios no es radiación ionizante y sus bajas energías fotónicas en general no dañan los tejidos vivos ni el ADN . Algunas frecuencias de radiación de terahercios pueden penetrar varios milímetros de tejido con bajo contenido de agua (p. ej., tejido graso) y reflejarse. La radiación de terahercios también puede detectar diferencias en el contenido de agua y la densidad de un tejido. Estos métodos podrían permitir la detección eficaz del cáncer epitelial con un sistema de imágenes que sea seguro, no invasivo e indoloro. [39] En respuesta a la demanda de detección de COVID-19, se ha propuesto la espectroscopia e imágenes de terahercios como una herramienta de detección rápida. [40] [41]
Las primeras imágenes generadas mediante radiación de terahercios datan de la década de 1960; sin embargo, en 1995 las imágenes generadas mediante espectroscopía en el dominio del tiempo de terahercios generaron un gran interés. [ cita necesaria ]
Algunas frecuencias de radiación de terahercios se pueden utilizar para obtener imágenes tridimensionales de los dientes y pueden ser más precisas que las imágenes de rayos X convencionales en odontología . [ cita necesaria ]
La radiación de terahercios puede penetrar telas y plásticos, por lo que puede usarse en vigilancia , como controles de seguridad , para descubrir armas ocultas en una persona, de forma remota. Esto es de particular interés porque muchos materiales de interés tienen "huellas digitales" espectrales únicas en el rango de los terahercios. Esto ofrece la posibilidad de combinar la identificación espectral con la obtención de imágenes. En 2002, el equipo Star Tiger de la Agencia Espacial Europea (ESA), [42] con base en el Laboratorio Rutherford Appleton (Oxfordshire, Reino Unido), produjo la primera imagen pasiva de terahercios de una mano. [43] En 2004, ThruVision Ltd, una empresa derivada del Laboratorio Rutherford Appleton del Consejo para el Laboratorio Central de los Consejos de Investigación (CCLRC), había demostrado la primera cámara THz compacta del mundo para aplicaciones de control de seguridad. El sistema prototipo obtuvo imágenes de armas y explosivos ocultos debajo de la ropa. [44] La detección pasiva de firmas de terahercios evita las preocupaciones de privacidad corporal de otras detecciones al estar dirigida a una gama muy específica de materiales y objetos. [45] [46]
En enero de 2013, la policía de Nueva York anunció planes para experimentar con la nueva tecnología para detectar armas ocultas , [47] lo que llevó al bloguero y activista de la privacidad de Miami Jonathan Corbett a presentar una demanda contra el departamento en el tribunal federal de Manhattan ese mismo mes, impugnando dicho uso: " Durante miles de años, los humanos han usado ropa para proteger su modestia y razonablemente han mantenido la expectativa de privacidad para cualquier cosa dentro de su ropa, ya que ningún ser humano es capaz de ver a través de ella". Solicitó una orden judicial para prohibir el uso de la tecnología sin sospecha razonable o causa probable. [48] A principios de 2017, el departamento dijo que no tenía intención de utilizar nunca los sensores que les había proporcionado el gobierno federal. [49]
Además de su uso actual en astronomía submilimétrica , la espectroscopia de radiación de terahercios podría proporcionar nuevas fuentes de información para la química y la bioquímica . [ cita necesaria ]
Se ha demostrado que los métodos recientemente desarrollados de espectroscopía en el dominio del tiempo de THz (THz TDS) y tomografía de THz pueden obtener imágenes de muestras que son opacas en las regiones visibles e infrarrojas cercanas del espectro. La utilidad de THz-TDS es limitada cuando la muestra es muy delgada o tiene una absorbancia baja, ya que es muy difícil distinguir los cambios en el pulso de THz causados por la muestra de aquellos causados por fluctuaciones a largo plazo en la fuente láser conductora. o experimentar. Sin embargo, THz-TDS produce una radiación que es a la vez coherente y espectralmente amplia, por lo que dichas imágenes pueden contener mucha más información que una imagen convencional formada con una fuente de frecuencia única. [ cita necesaria ]
Las ondas submilimétricas se utilizan en física para estudiar materiales en campos magnéticos elevados, ya que en campos elevados (más de aproximadamente 11 tesla ), las frecuencias de Larmor del espín del electrón están en la banda submilimétrica. Muchos laboratorios de campos magnéticos elevados realizan estos experimentos EPR de alta frecuencia , como el Laboratorio Nacional de Campos Magnéticos Altos (NHMFL) en Florida. [ cita necesaria ]
La radiación de terahercios podría permitir a los historiadores del arte ver murales ocultos bajo capas de yeso o pintura en edificios centenarios, sin dañar las obras de arte. [50]
Además, se han realizado imágenes de THz con antenas de lentes para capturar imágenes de radio del objeto. [51] [52]
Los nuevos tipos de aceleradores de partículas que podrían alcanzar gradientes de aceleración de varios gigaelectrones voltios por metro (GeV/m) son de suma importancia para reducir el tamaño y el costo de las generaciones futuras de colisionadores de alta energía, así como para proporcionar una amplia disponibilidad de tecnología de aceleradores compactos. a laboratorios más pequeños de todo el mundo. Se han logrado gradientes del orden de 100 MeV/m mediante técnicas convencionales y están limitados por la degradación del plasma inducida por RF. [53] Los aceleradores dieléctricos de campo de estela (DWA) impulsados por haz [54] [55] normalmente funcionan en el rango de frecuencia de terahercios, lo que empuja el umbral de ruptura del plasma para los campos eléctricos de superficie al rango de múltiples GV/m. [56] La técnica DWA permite acomodar una cantidad significativa de carga por grupo y brinda acceso a técnicas de fabricación convencionales para las estructuras aceleradoras. Hasta la fecha, se han logrado gradientes de aceleración de 0,3 GeV/m y de desaceleración de 1,3 GeV/m [57] utilizando una guía de ondas revestida de dieléctrico con una apertura transversal submilimétrica.
El mecanismo radiativo de Cherenkov Smith-Purcell [58] [59] puede producir potencialmente un gradiente de aceleración superior a 1 GeV/m en un capilar dieléctrico con un radio interior variable. Cuando un haz de electrones se propaga a través del capilar, su campo propio interactúa con el material dieléctrico y produce campos de estela que se propagan dentro del material en el ángulo de Cherenkov. Los campos de estela se desaceleran por debajo de la velocidad de la luz, ya que la permitividad dieléctrica relativa del material es mayor que 1. Luego, la radiación se refleja desde el límite metálico del capilar y se difracta nuevamente hacia la región del vacío, produciendo campos de alta aceleración en el eje del capilar. con una firma de frecuencia distinta. En presencia de un límite periódico, la radiación de Smith-Purcell impone una dispersión de frecuencia. [ cita necesaria ]
Un estudio preliminar con capilares corrugados ha mostrado algunas modificaciones en el contenido espectral y la amplitud de los campos de estela generados, [60] pero aún se está considerando la posibilidad de utilizar el efecto Smith-Purcell en DWA. [ cita necesaria ]
La alta absorción atmosférica de las ondas de terahercios limita el alcance de la comunicación mediante los transmisores y antenas existentes a decenas de metros. Sin embargo, el enorme ancho de banda no asignado disponible en la banda (diez veces el ancho de banda de la banda de ondas milimétricas , 100 veces el de la banda de microondas SHF ) la hace muy atractiva para la transmisión de datos y el uso de redes en el futuro. Existen enormes dificultades para ampliar el alcance de la comunicación THz a través de la atmósfera, pero la industria mundial de las telecomunicaciones está financiando muchas investigaciones para superar esas limitaciones. [61] Un área de aplicación prometedora es el estándar inalámbrico y para teléfonos móviles 6G , que sustituirá al actual estándar 5G alrededor de 2030. [61]
Para una apertura de antena determinada, la ganancia de las antenas directivas aumenta con el cuadrado de la frecuencia, mientras que para los transmisores de baja potencia la eficiencia energética es independiente del ancho de banda. Así, la teoría del factor de consumo de los enlaces de comunicación indica que, contrariamente a la sabiduría convencional de la ingeniería, para una apertura fija es más eficiente en bits por segundo por vatio utilizar frecuencias más altas en el rango de ondas milimétricas y terahercios. [61] Las pequeñas antenas directivas de unos pocos centímetros de diámetro pueden producir haces de radiación THz muy estrechos, y los conjuntos en fase de múltiples antenas podrían concentrar prácticamente toda la potencia de salida en la antena receptora, permitiendo la comunicación a distancias más largas.
En mayo de 2012, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Tokio [62] publicó en Electronics Letters que había establecido un nuevo récord para la transmisión inalámbrica de datos mediante el uso de rayos T y propuso que se utilizaran como ancho de banda para la transmisión de datos en el futuro. . [63] El dispositivo de prueba de concepto del equipo utilizó un oscilador de resistencia negativa de diodo túnel resonante (RTD) para producir ondas en la banda de terahercios. Con este RTD, los investigadores enviaron una señal a 542 GHz, lo que resultó en una velocidad de transferencia de datos de 3 Gigabits por segundo. [63] Duplicó el récord de velocidad de transmisión de datos establecido en noviembre anterior. [64] El estudio sugirió que el uso de Wi-Fi en el sistema se limitaría a aproximadamente 10 metros (33 pies), pero podría permitir la transmisión de datos a hasta 100 Gbit/s. [63] [ se necesita aclaración ] En 2011, el fabricante japonés de piezas electrónicas Rohm y un equipo de investigación de la Universidad de Osaka produjeron un chip capaz de transmitir 1,5 Gbit /s utilizando radiación de terahercios. [sesenta y cinco]
Existen usos potenciales en las telecomunicaciones a gran altitud, por encima de altitudes donde el vapor de agua provoca la absorción de la señal: de avión a satélite o de satélite a satélite. [ cita necesaria ]
Varias administraciones permiten la experimentación de radioaficionados dentro del rango de 275 a 3000 GHz o en frecuencias incluso más altas a nivel nacional, bajo condiciones de licencia que generalmente se basan en RR5.565 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT . Los radioaficionados que utilizan frecuencias submilimétricas a menudo intentan establecer récords de distancia de comunicación bidireccional. En los Estados Unidos , WA1ZMS y W4WWQ establecieron un récord de 1,42 kilómetros (0,88 millas) en 403 GHz usando CW (código Morse) el 21 de diciembre de 2004. En Australia , a 30 THz se logró una distancia de 60 metros (200 pies) estaciones VK3CV y VK3LN el 8 de noviembre de 2020. [66] [67] [68]
Se proponen muchos usos posibles de la detección y la obtención de imágenes de terahercios en la fabricación , el control de calidad y la supervisión de procesos . Por lo general, aprovechan las características de los plásticos y el cartón de ser transparentes a la radiación de terahercios, lo que permite inspeccionar productos envasados . El primer sistema de imágenes basado en espectroscopia optoelectrónica de terahercios en el dominio del tiempo fue desarrollado en 1995 por investigadores de AT&T Bell Laboratories y se utilizó para producir una imagen de transmisión de un chip electrónico empaquetado. [69] Este sistema utilizó rayos láser pulsados con una duración del orden de picosegundos. Desde entonces, los sistemas de imágenes de terahercios comerciales y de investigación de uso común han utilizado láseres pulsados para generar imágenes de terahercios. La imagen se puede desarrollar basándose en la atenuación o el retraso de fase del pulso de terahercios transmitido. [70]
Dado que el haz se dispersa más en los bordes y además los diferentes materiales tienen diferentes coeficientes de absorción, las imágenes basadas en la atenuación indican bordes y diferentes materiales dentro de los objetos. Este enfoque es similar a la obtención de imágenes por transmisión de rayos X , donde las imágenes se desarrollan en función de la atenuación del haz transmitido. [71]
En el segundo enfoque, las imágenes de terahercios se desarrollan en función del retraso del pulso recibido. En este enfoque, las partes más gruesas de los objetos se reconocen bien, ya que las partes más gruesas provocan un mayor retraso del pulso. La energía de los puntos láser se distribuye mediante una función gaussiana . La geometría y el comportamiento del haz gaussiano en la región de Fraunhofer implican que los haces electromagnéticos divergen más a medida que disminuyen las frecuencias de los haces y, por tanto, disminuye la resolución. [72] Esto implica que los sistemas de imágenes de terahercios tienen una resolución más alta que el microscopio acústico de barrido (SAM), pero una resolución más baja que los sistemas de imágenes de rayos X. Aunque los terahercios se pueden utilizar para la inspección de objetos empaquetados, su resolución es baja para inspecciones finas. En la figura de la derecha se muestran imágenes de rayos X y de terahercios de un chip electrónico. [73] Obviamente, la resolución de los rayos X es mayor que la de la imagen de terahercios, pero los rayos X son ionizantes y pueden imponer efectos nocivos sobre ciertos objetos, como semiconductores y tejidos vivos. [ cita necesaria ]
Para superar la baja resolución de los sistemas de terahercios, se están desarrollando sistemas de imágenes de terahercios de campo cercano. [74] [75] En las imágenes de campo cercano, el detector debe ubicarse muy cerca de la superficie del plano y, por lo tanto, la obtención de imágenes de objetos gruesos empaquetados puede no ser factible. En otro intento de aumentar la resolución, se utilizan rayos láser con frecuencias superiores a los terahercios para excitar las uniones pn en objetos semiconductores; las uniones excitadas generan radiación de terahercios, siempre que sus contactos estén intactos y de esta manera los dispositivos dañados pueden ser dañados. detectado. [76] En este enfoque, dado que la absorción aumenta exponencialmente con la frecuencia, nuevamente la inspección de los semiconductores empaquetados gruesos puede no ser factible. En consecuencia, se debe considerar un equilibrio entre la resolución alcanzable y el espesor de la penetración del haz en el material de embalaje. [ cita necesaria ]
Las investigaciones en curso han dado como resultado emisores (fuentes) y detectores mejorados , y la investigación en esta área se ha intensificado. Sin embargo, persisten inconvenientes que incluyen el tamaño sustancial de los emisores, rangos de frecuencia incompatibles y temperaturas de funcionamiento indeseables, así como requisitos de componentes, dispositivos y detectores que se encuentran en algún lugar entre la electrónica de estado sólido y las tecnologías fotónicas . [77] [78] [79]
Los láseres de electrones libres pueden generar una amplia gama de emisiones estimuladas de radiación electromagnética desde microondas, desde radiación de terahercios hasta rayos X. Sin embargo, son voluminosos, caros y no adecuados para aplicaciones que requieren sincronización crítica (como las comunicaciones inalámbricas ). Otras fuentes de radiación de terahercios que se están investigando activamente incluyen osciladores de estado sólido (mediante multiplicación de frecuencia ), osciladores de onda inversa (BWO), láseres de cascada cuántica y girotrones .
La región de los terahercios se encuentra entre la región de radiofrecuencia y la región óptica del láser. Tanto el estándar de seguridad de RF IEEE C95.1–2005 [80] como el estándar de seguridad de láser ANSI Z136.1–2007 [81] tienen límites en la región de terahercios, pero ambos límites de seguridad se basan en la extrapolación. Se espera que los efectos sobre los tejidos biológicos sean de naturaleza térmica y, por lo tanto, predecibles mediante modelos térmicos convencionales [ cita requerida ] . Se están realizando investigaciones para recopilar datos para poblar esta región del espectro y validar los límites de seguridad. [ cita necesaria ]
Un estudio teórico publicado en 2010 y realizado por Alexandrov et al en el Centro de Estudios No Lineales del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México [82] creó modelos matemáticos que predicen cómo la radiación de terahercios interactuaría con el ADN bicatenario , demostrando que, aunque involucrada Las fuerzas parecen ser resonancias pequeñas y no lineales (aunque es mucho menos probable que se formen que las resonancias comunes menos poderosas) podrían permitir que las ondas de terahercios "descompriman el ADN de doble cadena, creando burbujas en la doble cadena que podrían interferir significativamente con procesos como la expresión genética". y replicación del ADN ". [83] No se realizó la verificación experimental de esta simulación. El tratamiento teórico que hizo Swanson en 2010 del estudio Alexandrov concluye que las burbujas de ADN no ocurren bajo suposiciones físicas razonables o si se tienen en cuenta los efectos de la temperatura. [84] Un estudio bibliográfico publicado en 2003 informó que la intensidad de los rayos T cae a menos del 1% en los primeros 500 μm de piel , pero destacó que "actualmente hay muy poca información sobre las propiedades ópticas del tejido humano en frecuencias de terahercios". [85]
... los investigadores han logrado generar intensos pulsos de luz en una parte del espectro electromagnético en gran medida desaprovechada: la llamada brecha de terahercios .
