新たなシリコンマイクロチップは、これまで他のシリコンマイクロチップでは不可能だったテラヘルツ帯の電波を生成・送信する能力を備えています。この超小型チップはスマートフォンのCMOSチップの300倍の速度で動作し、将来的には壁やコンテナ内部、さらには食品供給網の監視にも利用される可能性があります。
上の画像のように、テディベアの中に隠されたナイフも見分けられます。鶏肉の脂肪含有量まで判定できるそうです。
テラヘルツスキャナーは長らくセキュリティの未来として期待されてきました。この周波数帯域の電磁波は、他の放射線が届かない場所まで透過できる一方で、X線のような有害な電離放射線は発生しません。テラヘルツスキャナーはあらゆる分子を感知できるため、理論的には違法薬物や爆発物の検出、さらには癌細胞の検出さえも可能になります。壁や物体の内部を透過できるため、セキュリティ検査装置としても有用です。しかし、問題はスキャナーが巨大で、光を集束させるためにレーザーや多数のレンズが必要になること、そしてすべてを動作温度に保つための冷却装置も必要になることです。
そのため、電気技術者たちは、一般的で安価な製造プロセス、特にほとんどの民生用デバイスに使用されている相補型金属酸化膜半導体（CMOS）を用いてテラヘルツスキャナーを開発しようと試みてきました。今年初め、テキサス大学ダラス校の研究者たちは、CMOSで特殊な高速ダイオードを構築し、小規模でテラヘルツ線を生成する方法を発見しました。そして今、カリフォルニア工科大学の研究者たちは、さらに優れた成果を上げ、世界初の集積型テラヘルツ線アレイを開発しました。
テラヘルツ周波数で動作するという事実自体が画期的なものです。標準的なトランジスタでは、その範囲の無線信号を増幅することはできません。シリコンチップは、この周波数で動作するように設計されていません。これらの制限を回避するため、電気工学教授のアリ・ハジミリ氏とポスドクのカウシク・セングプタ氏は、複数のトランジスタを1つのアレイに組み合わせ、すべて同期して動作させました。適切な周波数で動作させると、トランジスタの総合的なパワーが統合され、信号強度を高めることができます。カリフォルニア工科大学のニュースリリースで、ハジミリ氏はこれを、1頭のゾウと同じ重量を運ぶアリの大群に例えました。「今日では、個々ではそれほど強力ではないトランジスタを非常に多く製造できますが、組み合わせて同期して動作させることで、はるかに多くのことが可能になります」と彼は述べています。
さらに、彼らは、1本のワイヤーではなく複数の金属片を組み込むことで、チップ全体をアンテナとして動作させる方法も考案しました（ワイヤーはテラヘルツ周波数では機能しません）。その結果、テラヘルツ線を生成・分配できるチップスケールのスキャナーが誕生しました。カリフォルニア工科大学によると、このチップの開発にはIBMが協力しました。ハジミリ氏とセングプタ氏は、この新しいチップについてIEEE Journal of Solid-State Circuits 12月号で説明しています。
