太赫茲輻射，1THz=10(12)Hz(一太赫茲等于十的十二次方赫茲)。 太赫茲輻射是指頻率從0.37THz到10THz，波長介于無線波中的毫米波與紅外線之間電磁輻射區(qū)域，所產(chǎn)生的T射線在物體成象、醫(yī)療診斷、環(huán)境檢測、通訊等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

與大多數(shù)電磁頻譜相比，太赫茲輻射(Terahertz radiation)，也稱太赫茲射線，幾乎未被利用。然而，太赫茲射線可能會在下一代無線通信比如6G/7G、安全系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)、乃至藝術(shù)中得到應(yīng)用。通過一種使用專門設(shè)計(jì)的“表面”來控制太赫茲射線的新設(shè)備，具有自然界中未發(fā)現(xiàn)的特性，可以開始發(fā)揮太赫茲射線的潛力。該研究結(jié)果論文發(fā)表在今天的《光學(xué)快報(bào)》上。

“太赫茲間隙”(terahertz gap)是常使用的一個術(shù)語，用來描述利用微波和紅外輻射之間的電磁頻譜中的頻帶中的很少使用的技術(shù)：太赫茲輻射。

盡管產(chǎn)生和操縱微波和紅外線輻射很簡單，但是在室溫下運(yùn)行并能夠?qū)μ掌澤渚€進(jìn)行處理的實(shí)用技術(shù)效率低下且不切實(shí)際。這很可惜，因?yàn)槿绻_實(shí)可以利用它們，太赫茲射線的特性將使它們變得非常有用。

太赫茲射線可以如X射線一樣穿透不透明的物體，但是它們不電離，因此更加安全。它們還可以穿過衣服、木材、塑料和陶瓷等，因此對于安全監(jiān)視部門進(jìn)行實(shí)時(shí)成像以識別隱藏的如槍支或爆炸物很重要。出于同樣的原因，太赫茲輻射應(yīng)用也有望用于文化遺產(chǎn)科學(xué)，為藝術(shù)史學(xué)家和博物館提供了從研究繪畫到木乃伊的人工制品無輻射風(fēng)險(xiǎn)的最佳選擇。

在過去的十年左右的時(shí)間里，允許太赫茲波的產(chǎn)生、檢測和應(yīng)用的太赫茲技術(shù)開始普及，從而在一定程度上彌合了太赫茲的空白。但是，能夠操縱太赫茲波的常規(guī)光學(xué)組件的性能和尺寸，并未跟上這種快速發(fā)展的步伐。原因之一是缺乏適用于太赫茲波段的天然材料。

現(xiàn)在，日本的研究人員最近開發(fā)出了一種光學(xué)組件，該組件可以輕松地以實(shí)用的方式操縱太赫茲射線，而所使用的材料不會自然產(chǎn)生。

傳統(tǒng)上，一種通常由彎曲的透鏡或鏡子組成的使光束或波變窄的裝置的準(zhǔn)直儀可以操縱太赫茲射線，是一種由天然材料制成的大塊的三維結(jié)構(gòu)。

但是該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種準(zhǔn)直儀，它是由“超表面”(metasurface)制成的超薄(僅2.22微米)的平面，這種材料被設(shè)計(jì)成具有自然界不可能或很難找到的特性。 這些特性不是來自它們構(gòu)成的任何金屬或塑料基礎(chǔ)物質(zhì)，而是來自材料的幾何形狀和排列，呈微小的重復(fù)圖案，可以使電磁波彎曲，而天然物質(zhì)則無法彎曲。

在這種情況下，該材料具有極高的折射率，即慢速光通過它的速度，和低反射率，即撞擊表面后反射的光的比例。該準(zhǔn)直儀由339對準(zhǔn)原子組成，它們的排列使折射率從設(shè)備的外部到中心同心地增加。

研究人員表示：“這種超表面設(shè)計(jì)是史無前例的，它具有更高的性能，可以加速包括下一代無線通信(6G/7G)甚至熱輻射控制設(shè)備在內(nèi)的廣泛應(yīng)用的開發(fā)?！?