Yeni Nesil Teknolojide Gelinen Son Nokta: Terahertz Işıması (T-ray)

Geçtiğimiz beş sene içerisinde güvenlik uygulamaları üzerine yapılan çalışmaların yoğunlaştığı açıkça görülüyor. Bu bağlamda yapılan çalışmaların ilgi odağındaki konulardan birisi de kuşkusuz ki THz (Terahertz) teknolojisi. THz teknolojisi ile birlikte herhangi bir şekilde herhangi bir yere saklanmış bomba, silah ve yasadışı maddeler belirlenebilecek, aynı zamanda eski teknolojilerin insan sağlığını etkileyen unsurlularını büyük ölçüde ortadan kalkmış olacak.

50 yıldan fazla zamandır bilimadamları ve mühendisler yaptıkları çalışmalarla geleneksel elektrik devrelerini kullanarak mikrodalga ışıması (evlerde kullanılan mikrodalga fırınların kullandığı ışıma) üretebiliyorlar ancak, THz ışımasını bu yöntemle elde etmek mümkün değildir. Birkaç sene öncesine kadar, THz ışımasını elde etmek için pahalı devre elemanları kullanılıyordu. Günümüzde, hızla gelişen teknolojinin imkânlarıyla birlikte, karmaşık devre elemanları kullanarak daha ucuza THz ışımalarını elde etmek mümkün.

THz Dalgaları ve Ortaya Çıkışı

0.1 ile 10 THz frekans aralığındaki ışımalara Terahertz dalgaları ya da T-ışını (T-rays) denilir. 1 TetraHertz, 1 trilyon Hertz’e denk düşmektedir. TeraHertz (THz) ışıma dalga boyu ve frekansları açısından özel bir yer taşırlar. Bu sistemler THz frekans aralığında ışıma yayarlar ve algılarlar. THz frekans aralığı, mikrodalga ışıma frekans aralığı (düşük seviyeli frekans aralığı) ile kızılötesi ışıma frekans aralığı (yüksek seviyeli frekans aralığı) arasındadır. THz frekanslı ışıma, yenilikçi algılama ve görüntüleme yetenekleri ile son yılların üzerinde en çok çalışılan araştırma konularından birisi olmuştur.

Tüm nesneler, canlılar ve cansızlar moleküler titreşim ısısından ötürü THz ışıması yayarlar. THz ışıması 1896 yılında keşfedilmiştir ancak Japonya Tsukuva Universitesi’nde geliştirilmiş olan, yüksek sıcaklıkta süperiletken kristaller kullanılarak bu dalgaların ucuz yolla edinimi üzerinden fazla süre geçmedi.

Uzaktan Kumanda’dan Daha Zararsız

THz frekans aralığındaki ışımalar metal tarafından yansıtılır ancak, birçok materyal içerisinden geçebilir, örneğin deri, kumaş, mukavva, kâğıt v.b. Su ise bu ışımayı emer. THz ışımasını X (X-Ray cihazındaki ışıma) ışımadan ayıran en önemli özellik daha az zararlı olduğu düşüncesidir. Daha fazla enerjiye sahip X ışımasından farklı olarak, Terahertz ışıması DNA yapısına zarar vermediği için herhangi bir kanser riskine sebebiyet vermez. Bunun da ötesinde yapılan araştırmalar sonucunda, THz ışımasının ürettiği güç seviyesinin TV uzaktan kumandalarının yaydığı kızılötesi ışından daha düşük miktarda olduğu gözlenmiştir. Yeni nesil bir teknoloji olan T-Işımasının, güvenlikten sağlığa kadar birçok alanda kullanılabilinen bir uygulama olması, bu teknolojinin yakın gelecekte ne kadar kullanışlı ve popüler olacağını gözler önüne sermektedir.

Yukarıda bahsedilen özellikler terahertz cihazlarını hava alanları ve uluslar arası güvenlikte kullanılmak üzere gelişen yeni teknolojiler arasında önemli bir konuma getirmektedir. Günümüzde, artan terör olaylarını da göz önünde bulundurarak, birçok iş merkezinde, metro ulaşım istasyonlarında ve özellikle havaalanlarında güvenliği arttırmak için kullanılması planlanan THz ışımalarıyla çalışan cihazların, büyük bir pazara hakim olacakları düşünülmektedir. Tehlikeli materyalleri denetlemede kısıtlı olan, günümüz metal algılayıcıları ya da X ışını dedektörlerinden farklı olarak, T-Ray cihazları sadece denetleme yapmakla kalmayıp, yasal olmayan birçok zararlı maddeleri de tanımlama özelliğine de sahiptir.

T-Ray ışınları insan vücudunun yaklaşık olarak yarım santim kadar içine girebilmektedir ve doktorların özellikle deri ve göğüs kanseri vakalarında kanser teşhisini koymada ve kanser tipini belirlemede daha doğru karar vermelerini sağlamaktadır. Dişçiler ise hastalarının dişlerini bu yöntem sayesinde görüntüleyerek daha iyi muayene edebildiklerini ifade etmektedirler.

T-Işınlarının Havacılık Sektöründeki Yeri

Havaalanlarındaki güvenlik çemberinden çanta, eşya veya giysiler X-ışını kameralarından geçerken, yolcular üzerininde metal bulunup bulunmadığını manyetik algılayıcılar tespit etmektedir. Dolayısıyla yolcuların taşıdıkları tüm metal nesneleri üzerlerinden çıkarıp, -hatta ABD iç uçuşlarında ayakkabılarını bile- X-ışını cihazına koymaları gerekmektedir ki bu da havaalanlarında uzun kuyrukların oluşmasına neden olmaktadır. Biyolojik dokulara zarar vermeyen T-ışınları ile yolcuların eşyalarını bırakmadan taramadan geçirilmeleri mümkün olacaktır. Aynı zamanda T-ışını yansıma spektroskopisi kullanılarak kara mayınlarının 30m kadar uzaktan tespitini de yapmanın mümkün olduğunu yapılan araştırmalar göstermiştir.

T-Işınları Konusunda Türkiye’deki Çalışmalar

Doç. Dr. Lütfi Özyüzer yürütücülüğünde İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fizik Bölümünde gerçekleştirilen, TÜBİTAK tarafından da desteklenen Süperiletkenlerden T-ışını eldesi projesi, ABD de Argonne Ulusal Laboratuvarında Cihan Kurter, Ulrich Welp, Ken Gray ve Alex Koshelev, Japonya’da Kazuo Kadowaki gruplarının ortak projesidir. 2006 yılında tünelleme konusundaki başarılı çalışmaları ile TÜBİTAK teşvik ödülü de alan Dr. Özyüzer “Terahertz ışınımın ucuz ve küçük bir aygıttan üretimi, bilinen uygulama alanlarının yanında bilinmeyen uygulama alanlarınıda ortaya çıkarıp, çok farklı disiplinlerde çığır açacaktır. 23 Kasım 2007 de Science’da yayınlanan çalışmamız, süperiletkenler kullanarak daha da güçlü T-ışınımı eldesine olanak sağlayacak çalışmaların ilk adımıdır. Kim istemezki kara mayınları havadan helikopterle tespit edilmesin?” diyerek bu teknolojinin önemini vurguladı.

Gelecek Öngörüsü

Bundan bir asır önce, X-ışınlarının gelişiminde olduğu gibi T-ışınlarının avantajlarının son zamanlarda farkına varılması, gelecekte T-ışınlı teknolojiye sahip ürünlerin yaygın olarak kullanılacağını işaret ediyor. T-ışınları konusunda elde edilen başarıların teşvik edilmesi bu teknolojinin birçok alanda kullanılmasına olanak sağlayacaktır. T-ışını teknolojisinin kullanılacağı tahmini alanlar; X-ışınlarının daha güvenli versiyonlarının üretimi, havaalanlarında bagaj taraması, protein, virüs ve bakteri gibi büyük biyolojik moleküllerin tanımlanması, yüz nemlendiricilerinin etkinliklerinin ölçülebilinecek olması olarak özetleyebiliriz. Bilimadamlarına göre T-ışınlarını aynı şekilde kullanarak, radyo dalgalarında olduğu gibi, sinyallerin cep telefonlarına taşınmasında ve kablosuz iletişime yeni metodların kazandırılması öngörülmektedir.

Burakhan Unutulmazsoy / Aviation Türk, Sayı 1