Convergence of Terahertz Sciences in Biomedical Systems

پیشرفت فناوری اخیر در زمینه تشعشعات تراهرتز، کاربردهای جدیدی را در زیست شناسی و زیست پزشکی ایجاد کرده است. به ویژه، کاربردهای بیولوژیکی بر اساس اثر انگشت طیف‌سنجی خاصی از ماده بیولوژیکی در این منطقه طیفی است. از لحاظ تاریخی با کشف طیف امواج الکترومغناطیسی جدید، ما همیشه سیستم های تصویربرداری تشخیصی پزشکی جدیدی را کشف کرده ایم. استفاده از موج تراهرتز به دلیل عدم وجود منابع مفید تراهرتز محقق نشد. اکنون پس از تولید موفقیت آمیز امواج THz، گزارش شده است که پتانسیل زیادی برای موج تراهرتز برای تشدید آن با مولکول های زیستی وجود دارد.

مسائل چالش برانگیز زیادی مانند توسعه ابزار دقیق غیرفعال و فعال THz، درک تعامل THz-Bio برای طیف‌سنجی THz، پدیده‌های غیرخطی THz-Bio و دستورالعمل ایمنی، و سیستم‌های تصویربرداری THz وجود دارد. در نهایت درک عمیق تر تعامل THz-Bio و سیستم های جدید THz ما را قادر می سازد تا سیستم های تصویربرداری زیست پزشکی قدرتمند THz را توسعه دهیم که می تواند به صنعت زیست پزشکی کمک کند.

این یک زمینه واقعاً بین رشته ای و فناوری همگرایی است که در آن ارتباط بین رشته های مختلف چالش برانگیزترین مسئله برای موفقیت آثار بزرگ است. یکی از اولین گام ها برای ارتقای ارتباطات در این فناوری همگرایی، آموزش مبانی این حوزه های مختلف به محققان به زبان ساده با کمک همگرایی علم تراهرتز در سیستم های زیست پزشکی است. که به عنوان دانشجویان سال 3-4^ام یا سطح ابتدایی دانشجویان تحصیلات تکمیلی در نظر گرفته می شود. بنابراین، این نوع کتاب می تواند برای بسیاری از افرادی که می خواهند وارد این حوزه شوند یا آن را درک کنند، استفاده کنند. حتی بیشتر از آن می توان برای تدریس در دانشگاه ها یا موسسات تحقیقاتی استفاده کرد.

Recent technological breakthrough in the field of Terahertz radiation has triggered new applications in biology and biomedicine. Particularly, biological applications are based on the specific spectroscopic fingerprints of biological matter in this spectral region. Historically with the discovery of new electromagnetic wave spectrum, we have always discovered new medical diagnostic imaging systems. The use of terahertz wave was not realized due to the absence of useful terahertz sources. Now after successful generation of THz waves, it is reported that a great potential for THz wave exists for its resonance with bio-molecules.

There are many challenging issues such as development of THz passive and active instrumentations, understanding of THz-Bio interaction for THz spectroscopy, THz-Bio nonlinear phenomena and safety guideline, and THz imaging systems. Eventually the deeper understanding of THz-Bio interaction and novel THz systems enable us to develop powerful THz biomedical imaging systems which can contribute to biomedical industry.

This is a truly interdisciplinary field and convergence technology where the communication between different disciplines is the most challenging issue for the success of the great works. One of the first steps to promote the communications in this convergence technology would be teaching the basics of these different fields to the researchers in a plain language with the help of Convergence of Terahertz Science in Biomedical Systems which is considered to be 3-4^th year college students or beginning level of graduate students. Therefore, this type of book can be used by many people who want to enter or understand this field. Even more it can be used for teaching in universities or research institutions.