Térahertz - Définition
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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. 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" (THz, 1 THz = 1012 Hz) s'étend de 100 GHz à 30 THz environ, soit environ aux longueurs d'ondes 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 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, et non de nature.
Applications
Les térahertz sont utilisées de la même façon que les infra-rouges, en radioastronomie, en radiométrie planétaire et en sondage 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, utilisables en particulier dans les domaines de la médecine et de la sécurité.
Le domaine térahertz trouve d'autres applications potentielles dans le domaine des télécommunications à hauts-débits, des réseaux sans fils, des radars, de la surveillance de l'environnement, des tests biomédicaux, de la caractérisation des matériaux et des dispositifs, de la détection de gaz ou de polluants, de la lutte contre le terrorisme, de l'observation astronomique, etc.
Récemment, les ondes térahertz ont été utilisées pour la sécurité dans les aéroports (par exemple à l'aéroport international Domodedovo, à Moscou, ou dans de nombreux aéroports américains). Le passager entre dans un cylindre et une partie mobile le "scanne" avec de telles ondes. Ces ondes n'étant pas bloquées par les vêtements (qui ne contiennent ni eau 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 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, les vêtements, le papier, le bois, le carton, les plastiques…). Ils sont peu énergétiques et non-ionisants (1 THz correspond à une énergie de photon de 4,1 meV, soit sensiblement moins que l'énergie d'activation thermique à température ambiante) ce qui les rend à priori peu nocifs.
La forte absorption de l'eau aux fréquences THz témoigne d'une forte interaction 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...) 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 et de conformation de protéines, d'hybridation de l'ADN, la détection de certaines cellules cancéreuses (anormalement riches en eau)...
