Учёные из Института физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН в Черноголовке, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН в Москве и Московского центра передовых исследований создали компактные волноводы для передачи терагерцового излучения с низкими потерями. Излучение этого диапазона безопасно для живых организмов, но чувствительно к содержанию воды в тканях — это позволяет чётко различать здоровые клетки и злокачественные опухоли прямо во время хирургического вмешательства.
Основой волновода стала полая сапфировая трубка, выращенная методом Степанова в Институте физики твердого тела. Её внутренний диаметр — около 6 миллиметров, толщина стенки — 0,7 миллиметра. Сапфир почти не поглощает терагерцовое излучение, устойчив к химикатам и биологическим жидкостям, выдерживает нагрев до 2000 градусов. Это позволяет стерилизовать инструмент в автоклаве или кипятке без риска повреждения.
Исследователи изготовили два варианта волноводов: с пластиковой оболочкой (частично отражает волны внутрь) и с медным покрытием (полностью удерживает сигнал, снижая потери почти вдвое). На основе медного варианта собрали действующий эндоскоп длиной 5 сантиметров для обследования труднодоступных тканей — хрящей, зубов или опухолей в реальном времени.
Помимо медицины, волноводы пригодятся для неразрушающего контроля деталей самолётов, ракетных двигателей и ядерных реакторов, а также в системах связи нового поколения 6G. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.