Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) с коллегами из других организаций разрабатывают прибор, который позволит читать книги, не открывая их. В свежем выпуске Nature Communications исследователи описывают прототип системы, которую они уже протестировали на стопке листов газетной бумаги, на каждом из которых была напечатана буква. Корректно распознать буквы получилось на 9 верхних листах.
Бармак Хешмат (Barmak Heshmat), один из авторов работы, говорит, что к их работе проявляется значительный интерес. К примеру, Метрополитен-музей (The Metropolitan Museum of Art) заинтересован в том, чтобы иметь возможность исследовать различные древние книги, даже не прикасаясь к ним. По словам учёного, разработка может быть использована для анализа практически любых материалов, представляющих из себя стопку тонких слоёв.
Принцип работы прибора основан на зондировании исследуемых объектов электромагнитным излучением терагерцового диапазона с последующим анализом отражённого сигнала. Отражение происходит по той причине, что между листами бумаги существует тончайший слой воздуха (порядка 20 микрометров). Коэффициенты преломления терагерцового излучения в воздухе и в бумаге различаются и, следовательно, граница между ними отражает часть волн назад.
Зная расстояние до определённой страницы уже можно попытаться определить, что на ней написано. Основываясь на сравнении спектров двух различных отражённых сигналов возможно определить некоторые химические свойства отражающей поверхности. Таким образом составляется карта химических свойств некоторой области, что, фактически, означает прочтение буквы.
В то время как большая часть излучения либо поглощается бумагой, либо возвращается назад после одного отражения, часть его претерпевает множественные отражения между страницами. Это приводит к тому, что в сигнале присутствует существенный «шум». Одной из сложных задач, стоящих перед исследователями, является разработка алгоритмов подавления этого шума.
На данный момент удалось эффективно измерить глубину 20 страниц, однако из-за «шума» прочитать символы получилось только на 7 самых верхних. Терагерцовое сканирование и построение изображений — относительная молодая технология и учёные надеются в скором времени значительно улучшить характеристики прибора.
Терагерцовое излучение — не ионизирующее, легко проходит сквозь большинство диэлектриков, но сильно поглощается проводящими материалами и некоторыми диэлектриками. Например, дерево, пластик, керамика для него прозрачны, а металл и вода — нет.
