Några elektroingenjörer på California Institute of Technology (Caltech) har utvecklat små, billiga mikrochips av silikon som kan generera och stråla ut elektromagnetiska vågor med hög frekvens, så kallade terahertzvågor eller THz-strålning, som tränger igenom material utan samma skadande effekt från joniserande strålning som i röntgenstrålning.

Bland tillämpningarna för den här teknologin finns alltifrån inom säkerhet och kommunikation till hälsovård och spel. THz-strålar kan känna alla molekyler och därför detektera cancerceller, söka efter explosiv utrustning, dolda vapen och droger och till och med mäta fettinnehållet i kyckling.

– Vi pratar inte bara om en potential. Vi har i själva verket demonstrerat att detta fungerar. Första gången vi såg bilderna blev vi mållösa, sade Ali Hajmiri, en av ingenjörerna.

Problemet med skannrar för Thz-strålning har tills nu varit att de är enormt stora, kräver laser och många linser för att fokusera ljuset, och dessutom kylutrustning för att hålla allting vid rätt drifttemperatur. Men duon från Caltech har lyckats göra en miniatyrversion av bildutrustning för THz-strålning.

– Vi har använt samma billiga teknologi med integrerade kretsar som används i mikrochipsen i våra mobiltelefoner och notepads idag och skapat ett silikonchip som är nästan 300 gånger snabbare än dem, sade Hajimiri.

– De här chipsen kommer att möjliggöra en ny generation av extremt användbara sensorer.

Hajimiri, professor på Caltech, och Kaushik Sengupta beskriver deras arbete i decemberutgåvan av tidskriften IEEE Journal of Solid-State Circuits.

Silikonchips är inte designade för att jobba vid terahertzfrekvenser och teamet var tvungna att använda den samlade kraften hos många transistorer för att fungera tillsammans och på så sätt förstärka signalstyrkan.

– Traditionellt har människor försökt få den här tekniken att fungera vid mycket höga frekvenser, där mycket stora element producerar kraften. Tänk på dessa som elefanter, sade Hajimiri.

– Nu förtiden kan vi tillverka ett väldigt stort antal transistorer som enskilt inte är så kraftfulla men som när de kombineras och jobbar ihop kan göra mycket mer. Om de här elementen synkroniseras – likt en armé av myror – kan de göra allting som elefanter gör och lite till.

De många utmaningarna som teamet ställdes inför bemöttes med en stark beslutsamhet att genomföra projektet till slutet och en förmåga att se annorlunda på saker och ting.

– Vi var tvungna att ta ett steg tillbaka och fråga, ”Kan vi göra detta på något annat sätt?”, sade Sengupta.

– Våra chips är ett exempel på den typ av innovationer som kan fås fram om vi suddar ut gränserna mellan traditionella sätt att tänka kring integrerade kretsar, elektromagnetism, antenner och den tillämpade vetenskapen. Det är en helhetslösning.

Den fråga som förblir obesvarad är huruvida vi har ett ansvar för att använda den här nya teknologin på ett sätt som gynnar mänskligheten. Eller kommer den att användas för ytterligare förfall?