De terahertz is een frequentie-eenheid gelijk aan duizend miljard hertz. Het symbool is THz. Zij beslaat de kloof tussen de hoogste radiofrequenties en het laagste infrarode licht, een gebied dat het grootste deel van de twintigste eeuw zo moeilijk op te wekken of aan te tonen was dat het de terahertzkloof werd genoemd.
De moeilijkheid was praktisch en niet theoretisch. Elektronische oscillatoren raken boven enkele honderden gigahertz uitgeput omdat de ladingdragers niet snel genoeg reageren, terwijl optische bronnen zoals lasers onder het infrarood aan rendement verliezen. De band ertussen had aan geen van beide zijden een handige techniek en bleef decennialang het minst verkende deel van het elektromagnetisch spectrum.
Dat veranderde met ultrasnelle lasers en fotogeleidende antennes, die terahertzpulsen opwekken door een halfgeleider te belichten met een laserpuls van enkele femtoseconden. Terahertzspectroscopie in het tijdsdomein meet nu de respons van materialen over de hele band, en de techniek is een gangbaar gereedschap in de materiaalkunde geworden.
Veiligheidscontrole is de bekendste toepassing. Terahertzstraling gaat door kleding, papier, kunststof en keramiek maar wordt door metaal tegengehouden en door water opgenomen, en haar energie per foton is veel te laag om iets te ioniseren, zodat zij verborgen voorwerpen kan afbeelden zonder de risico's van röntgenstraling. Lichaamsscanners op luchthavens werken op dit beginsel.
De molecuulspectroscopie gebruikt de band omdat veel grote moleculen hier rotatie- en trillingstoestanden bezitten. Springstoffen en drugs vertonen kenmerkende terahertzsignaturen, en de techniek dient in de farmaceutische kwaliteitscontrole om kristalvormen te onderscheiden die andere methoden identiek maken. Kunstconservering past haar toe om onder verflagen te kijken zonder een doek aan te raken.
De sterrenkunde neemt bij deze frequenties waar vanaf hoge, droge plaatsen of vanuit een baan, omdat waterdamp in de atmosfeer terahertzstraling sterk opneemt. Koud stof en moleculair gas in stervormingsgebieden stralen hier, en daarom worden sterrenwachten op grote hoogte in Chili en op de zuidpool gebouwd.
Het communicatieonderzoek is de band beginnen binnen te dringen. Gegevenssnelheden groeien met de beschikbare bandbreedte, en boven 100 gigahertz is veel meer plaats dan eronder, dus laboratoria hebben draadloze verbindingen getoond die bij frequenties nabij één terahertz honderden gigabits per seconde dragen. Het beletsel is dat waterdamp deze golven sterk opslorpt, wat een verbinding bij heldere lucht tot enkele honderden meters beperkt en bij regen tot veel minder. Dat bindt de techniek aan korte sprongen: verbindingen tussen dakantennes, trajecten binnen een datacentrum, of het laatste stuk tussen een lantaarnpaal en een gebouw, en niets wat op een omroepuitzending lijkt.
Eén terahertz is gelijk aan duizend miljard hertz, 1000 gigahertz of een golflengte van ongeveer 0,3 millimeter.
| Eenheid | Symbool | 1 Terahertz is gelijk aan | 1 hiervan is gelijk aan | Omrekenaar |
|---|---|---|---|---|
| Nanohertz | nHz | 1 × 1021 nHz | 1 × 10-21 THz | Terahertz naar Nanohertz |
| Microhertz | µHz | 1 × 1018 µHz | 1 × 10-18 THz | Terahertz naar Microhertz |
| Millihertz | mHz | 1 × 1015 mHz | 1 × 10-15 THz | Terahertz naar Millihertz |
| Hertz | Hz | 1000000000000 Hz | 1 × 10-12 THz | Terahertz naar Hertz |
| Kilohertz | kHz | 1000000000 kHz | 0.000000001 THz | Terahertz naar Kilohertz |
| Megahertz | MHz | 1000000 MHz | 0.000001 THz | Terahertz naar Megahertz |
| Gigahertz | GHz | 1000 GHz | 0.001 THz | Terahertz naar Gigahertz |