Térahertz - Définition et Explications

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Introduction

La bande de fréquence des térahertz désigne les ondes électromagnétiques s'étendant environ entre 100 GHz et 30 THz. Elle est intermédiaire entre les fréquences radioélectriques des micro-ondes et les fréquences optiques de l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...). Jusqu'ici peu exploré en raison de l'absence de sources et de détecteurs, ce domaine est aujourd'hui en plein essor.

Définition

Le domaine des fréquences "térahertz (La bande de fréquence des térahertz désigne les ondes électromagnétiques...)" (THz, 1 THz = 1012 Hz) s'étend de 100 GHz à 30 THz environ, soit environ aux longueurs d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) entre 0,01 mm et 3 mm. Il est historiquement connu sous la terminologie d'infrarouge lointain mais on le retrouve également aujourd'hui sous l'appellation de rayon T. Il se situe dans le spectre électromagnétique (Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement...) entre l'infrarouge (domaine de l'optique) et les micro-ondes (domaine de la radioélectricité).

La bande inférieure à 100 GHz est en général définie comme radioélectrique, alors que les fréquences supérieures à 30 THz sont en général définies comme infrarouge mais ces frontières ne sont pas normalisées, car ce n'est qu'un changement de langage ou de technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :), et non de nature.

Applications

Transmission atmosphérique en térahertz

Les térahertz sont utilisées de la même façon que les infra-rouges, en radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie traitant de l'observation du ciel dans le...), en radiométrie planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire...) et en sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un...) météo.

Les applications potentielles de ce domaine sont nombreuses et de premiers essais ont été réalisés avec succès.

En effet, l'aspect peu énergétique et non-ionisant ouvre de nombreuses possibilités basées sur les propriétés spectroscopiques particulières de ce rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...), utilisables en particulier dans les domaines de la médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) et de la sécurité.

Le domaine térahertz trouve d'autres applications potentielles dans le domaine des télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance...) à hauts-débits, des réseaux sans fils, des radars, de la surveillance de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...), des tests biomédicaux, de la caractérisation des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) et des dispositifs, de la détection de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) ou de polluants, de la lutte contre le terrorisme, de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) astronomique, etc.

Récemment, les ondes térahertz ont été utilisées pour la sécurité dans les aéroports (par exemple à l'aéroport international Domodedovo (L'aéroport de Domodedovo (???????????, code AITA : DME, code OACI : UUDD) est le plus ancien...), à Moscou (), ou dans de nombreux aéroports américains). Le passager entre dans un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée...) et une partie mobile le "scanne" avec de telles ondes. Ces ondes n'étant pas bloquées par les vêtements (qui ne contiennent ni eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) ni métaux donc sont transparentes à ce rayonnement), cela permet de voir le passager véritablement comme déshabillé. L'avantage par rapport au classique portique est de rendre beaucoup plus rapide les controles (plus besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'enlever ses chaussures ou d'effectuer une palpation). Le défaut potentiel, qui n'est pas sans entraîner une certaine polémique aujourd'hui, est que l'intimité des passagers est mise à mal.

Propriétés

Les rayonnements térahertz ont un fort pouvoir pénétrant. Ils permettent potentiellement de voir à travers de nombreux matériaux non conducteurs (tels que la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le...), les vêtements, le papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres...), le bois, le carton, les plastiques…). Ils sont peu énergétiques et non-ionisants (1 THz correspond à une énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) de photon (En physique des particules, le photon (souvent symbolisé par la lettre γ — gamma)...) de 4,1 meV, soit sensiblement moins que l'énergie d'activation (Activation peut faire référence à :) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) ambiante) ce qui les rend à priori peu nocifs.

La forte absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) de l'eau aux fréquences THz témoigne d'une forte interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) entre les échantillons biologiques et les ondes THz. En effet, ces ondes mettent en vibration/rotation les molécules d'eau polaire et excitent les liaisons de faible énergie intermoléculaires (liaison hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.)...) au sein de l'eau, des protéines... Se profilent ainsi de nombreuses applications de la spectroscopie THz au domaine biologique avec par exemple l'étude d'hydratation (L'hydratation désigne plusieurs phénomènes liés à l'eau.) et de conformation (En chimie, la conformation d'une molécule est l'arrangement spatial des atomes qui la composent....) de protéines, d'hybridation de l'ADN, la détection de certaines cellules cancéreuses (anormalement riches en eau)...

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