□ 孟五明

很多患者在医院检查病情时，需要做X光、CT、核磁共振等一系列检查。太赫兹（THz）波，一个尚未充分开发的电磁波段，或许将会改变这种状况。

2019年，在以“太赫兹波在生物医学应用中的科学问题与前沿技术”为主题的香山科学会议上，与会专家指出，由于太赫兹波具有反应物质结构与性质的指纹特性，并且光子能量低，远远小于X射线能量，不会对生物大分子、生物细胞和组织产生有害电离，特别适合于对生物组织进行活体检查。因此，相较于现有医学成像技术，太赫兹波光谱成像技术具有更独特、更适用的物理特征。

“改变未来世界的十大技术”之一

太赫兹是波动频率单位之一，又称为太赫，或太拉赫兹。等于1,000,000,000,000Hz，通常用于表示电磁波频率。

早期太赫兹在不同的领域有不同的名称，在光学领域被称为远红外，而在电子学领域，则称其为亚毫米波、超微波等。在20世纪80年代中期之前，太赫兹波段两侧的红外和微波技术发展相对比较成熟，但是由于人们对太赫兹波段的认识仍然非常有限，形成了所谓的“THz Gap”。

2004年，美国政府将太赫兹科技评为“改变未来世界的十大技术”之一，而日本于2005年1月8日更是将太赫兹技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。

随后，我国政府专门召开香山科学会议，邀请国内多位在太赫兹研究领域有影响的院士专门讨论我国太赫兹事业的发展方向，并制定了我国太赫兹技术的发展规划。目前国内已经有多家研究机构开展太赫兹领域的相关研究。其中首都师范大学，是入手较早、投入较大的一家，并且在毒品和炸药太赫兹光谱、成像和识别方面，以及利用太赫兹对非极性航天材料内部缺陷进行无损检测方面做出了许多开拓性的工作。同时，由于太赫兹射线在安全检查方面的独特优势，首都师范大学太赫兹实验室集中力量研发能够用于实景测试的安检原型设备。

2012年，我国推动实施了“2011计划”，当年6月，电子科技大学联合南京大学、清华大学以及中科院电子所、光电所等国内优势力量，在成都正式成立太赫兹科学协同创新中心，开启了我国高校、研究所、企业协同创新研究太赫兹的新时代。

2013年，太赫兹科学协同创新中心先后受中国电子学会委托成立“太赫兹分会”，受国家自然科学基金委与中国科学院联合委托成立“太赫兹科学技术前沿发展战略研究基地”，为国家太赫兹科学发展提供战略建议咨询和顶层规划设计。由太赫兹科学协同创新中心开创的“深圳国际先进科学技术会议——太赫兹科学技术”也被国际公认为太赫兹领域的顶尖学术会议，这极大地提升了我国太赫兹研发的国际学术地位。

目前，美国、澳大利亚等许多国家和地区纷纷投入到太赫兹的研发热潮之中。太赫兹研究领域的开拓者之一，美国知名学者张希成为此称:“Next ray，T-Ray！”

太赫兹在医学领域的应用

太赫兹技术主要指频率在 0.1THz~10THz 之间的电磁辐射技术，处于宏观电子学与微观光子学之间的过渡区域。在很长的一段时间内，学术界对太赫兹科学技术的研究缓慢，直到21世纪初期，该技术才在应用领域得到了实质性的突破，并被广泛地应用在社会生产中，生物医学就是该技术应用的主要方向。

目前，围绕太赫兹技术生物医学应用研究，国际上已经开展了很多大型国际合作项目。并且在太赫兹技术生物大分子、细胞、组织、器官等生物监测及生物效应研究方面，取得了部分代表性成果。

针对太赫兹技术在生物医学方面的应用，吉林大学教授崔洪亮表示，太赫兹技术在生物医学方面的应用，在于生物大分子相互作用是重大生命现象与病变产生的关键动因，而太赫兹光子能量覆盖了生物大分子空间构象的能级范围。该频段包含了其他电磁波段无法探测到的直接代表生物大分子功能的空间构象等重要信息。因此，可以发展一种利用太赫兹探测和干预生物大分子相互作用过程的新理论和新技术，为当前重大疾病诊断、有效干预提供先进的技术手段。

“太赫兹技术在生物医学微观领域，将为揭示生物大分子之间、细胞之间的相互作用物质规律，呈现这些作用和活动的物性特征，最终解释各种生命现象提供革命性科学方法；在生物医学宏观层面，将为疾病的诊断、治疗、评估、监测和预警及后续药物设计、研发、生产和评价带来革命性改变。”对太赫兹技术的前景，天津大学教授姚建铨充满信心。