Terahertz (THz)

O terahertz é uma unidade de frequência igual a um bilião de hertz. O seu símbolo é THz. Ocupa a lacuna entre as frequências de rádio mais altas e a luz infravermelha mais baixa, uma região que durante quase todo o século XX foi tão difícil de gerar ou detetar que ficou conhecida como a lacuna dos terahertz.

A dificuldade era prática e não teórica. Os osciladores eletrónicos ficam sem velocidade acima de umas centenas de gigahertz porque os portadores de carga não respondem com rapidez suficiente, ao passo que as fontes óticas como o laser perdem rendimento abaixo do infravermelho. A banda intermédia não tinha tecnologia cómoda de nenhum dos lados, e foi durante décadas a parte menos explorada do espetro eletromagnético.

Isso mudou com os lasers ultrarrápidos e as antenas fotocondutoras, que geram impulsos de terahertz iluminando um semicondutor com um impulso laser de poucos femtossegundos. A espetroscopia de terahertz no domínio do tempo mede hoje a resposta dos materiais ao longo da banda, e a técnica tornou-se ferramenta corrente na ciência dos materiais.

O rastreio de segurança é a aplicação mais conhecida. A radiação de terahertz atravessa roupa, papel, plástico e cerâmica mas é travada pelo metal e absorvida pela água, e a sua energia por fotão é demasiado baixa para ionizar seja o que for, pelo que consegue formar imagens de objetos escondidos sem os riscos dos raios X. Os pórticos corporais dos aeroportos funcionam segundo este princípio.

A espetroscopia molecular usa a banda porque muitas moléculas grandes têm aqui modos de rotação e de vibração. Os explosivos e as drogas apresentam assinaturas de terahertz características, e a técnica serve no controlo de qualidade farmacêutico para distinguir formas cristalinas que outros métodos tornam idênticas. A conservação de arte aplica-a para ver sob as camadas de tinta sem tocar numa tela.

A astronomia observa a estas frequências a partir de sítios altos e secos ou de órbita, porque o vapor de água atmosférico absorve fortemente a radiação de terahertz. O pó frio e o gás molecular das regiões de formação estelar radiam aqui, razão pela qual se constroem observatórios em grande altitude no Chile e no polo sul.

A investigação em comunicações começou a entrar na banda. As taxas de dados crescem com a largura de banda disponível, e há muito mais espaço acima dos 100 giga-hertz do que abaixo, pelo que laboratórios demonstraram ligações sem fios a transportar centenas de gigabits por segundo em frequências que se aproximam do tera-hertz. O obstáculo é que o vapor de água absorve fortemente estas ondas, limitando uma ligação a algumas centenas de metros com ar limpo e a muito menos sob chuva. Isso confina a técnica a saltos curtos: ligações entre antenas de cobertura, ligações dentro de um centro de dados, ou o último troço entre um poste de iluminação e um edifício, e não algo parecido com uma radiodifusão.

Um terahertz equivale a um bilião de hertz, a 1000 gigahertz ou a um comprimento de onda de cerca de 0,3 milímetros.

Tabela de conversão do Terahertz