Röntgenikiirgus vabade elektronide poolt, mis puutuvad kokku van der Waalsi materjaliga.Krediit: Technion – Iisraeli Tehnoloogiainstituut
Technion teadlased on välja töötanud täpsed kiirgusallikad, mis eeldatavasti viivad läbimurdeni meditsiinilises pildistamises ja muudes valdkondades.Nad on välja töötanud täpsed kiirgusallikad, mis võivad asendada praegu sellisteks ülesanneteks kasutatavad kallid ja kohmakad rajatised.Soovitatav seade toodab kitsa spektriga kontrollitud kiirgust, mida saab häälestada kõrge eraldusvõimega suhteliselt väikese energiainvesteeringuga.Tulemused toovad tõenäoliselt kaasa läbimurde erinevates valdkondades, sealhulgas kemikaalide ja bioloogiliste materjalide analüüsis, meditsiinilises pildistamises, turvakontrolliks mõeldud röntgeniseadmetes ja muudes täpsete röntgenikiirgusallikate kasutuses.

Ajakirjas Nature Photonics avaldatud uuringut juhtisid professor Ido Kaminer ja tema magistrant Michael Shentcis koostöös mitmete Technioni uurimisinstituutidega: Andrew ja Erna Viterbi elektrotehnika teaduskonnaga, Solid State Institute'iga, Russell Berrie Nanotehnoloogia Instituut (RBNI) ja Helen Dilleri kvantteaduse, mateeria ja tehnika keskus.

Teadlaste artikkel näitab eksperimentaalset vaatlust, mis annab esimese kontseptsiooni tõestuse viimase kümnendi jooksul välja töötatud teoreetiliste mudelite jaoks mitmes põhiartiklis.Esimene artikkel sellel teemal ilmus ka ajakirjas Nature Photonics.Prof Kamineri poolt MIT-i järeldoktori ajal, prof Marin Soljacici ja prof John Joannopoulose juhendamisel, kirjeldas see artikkel teoreetiliselt, kuidas kahemõõtmelised materjalid võivad luua röntgenikiirgust.Prof Kamineri sõnul tähistas see artikkel teekonna algust kiirgusallikate poole, mis põhinevad kahemõõtmeliste materjalide ja nende erinevate kombinatsioonide – heterostruktuuride – ainulaadsel füüsikal.Oleme tuginenud selle artikli teoreetilisele läbimurdele, et töötada välja järelartikleid ja nüüd on meil hea meel teatada esimesest eksperimentaalsest vaatlusest sellistest materjalidest röntgenkiirguse loomise kohta, kontrollides samal ajal täpselt kiirgusparameetreid. .”

Kahemõõtmelised materjalid on ainulaadsed tehisstruktuurid, mis tabasid teadusringkondi 2004. aasta paiku, kui füüsikud Andre Geim ja Konstantin Novoselov töötasid välja grafeeni, kes pälvis hiljem 2010. aastal Nobeli füüsikaauhinna. Grafeen on inimkeha kunstlik struktuur. süsinikuaatomitest valmistatud üksiku aatomi paksus.Esimesed grafeenistruktuurid lõid kaks Nobeli preemia laureaati, koorides kleeplindi abil õhukesed kihid grafiidist, pliiatsi "kirjutusmaterjalist".Kaks teadlast ja järgnevad uurijad avastasid, et grafeenil on ainulaadsed ja üllatavad omadused, mis erinevad grafiidi omadustest: tohutu tugevus, peaaegu täielik läbipaistvus, elektrijuhtivus ja valguse läbilaskvus, mis võimaldab kiirguse emissiooni – see on käesoleva artikliga seotud aspekt.Need ainulaadsed omadused muudavad grafeeni ja muud kahemõõtmelised materjalid paljutõotavaks tulevaste põlvkondade keemiliste ja bioloogiliste andurite, päikesepatareide, pooljuhtide, monitoride ja muu jaoks.

Veel üks Nobeli preemia laureaat, keda tuleks enne käesoleva uurimuse juurde naasmist mainida, on Johannes Diderik van der Waals, kes võitis Nobeli füüsikaauhinna täpselt sada aastat varem, 1910. aastal. Nüüd on tema järgi nimetatud materjalid – vdW materjalid – keskendunud Prof Kamineri uurimus.Grafeen on ka näide vdW materjalist, kuid uues uuringus leitakse nüüd, et muud täiustatud vdW materjalid on röntgenkiirte tootmiseks kasulikumad.Technioni teadlased on tootnud erinevaid vdW-materjale ja saatnud nende kaudu elektronkiire kindlate nurkade all, mis viis kontrollitult ja täpselt röntgenikiirguseni.Lisaks näitasid teadlased kiirgusspektri täpset häälestatavust enneolematu eraldusvõimega, kasutades paindlikkust vdW materjalide perekondade kujundamisel.

Uurimisrühma uus artikkel sisaldab eksperimentaalseid tulemusi ja uut teooriat, mis koos annavad kontseptsiooni tõestuse kahemõõtmeliste materjalide uuenduslikuks rakendamiseks kompaktse süsteemina, mis toodab kontrollitud ja täpset kiirgust.

"Eksperiment ja selle selgitamiseks välja töötatud teooria annavad olulise panuse valguse ja aine vastastikmõjude uurimisse ja sillutavad teed erinevatele rakendustele röntgenpildis (näiteks meditsiiniline röntgenikiirgus) ja röntgenspektroskoopias. kirjeldada materjale ja tulevasi kvantvalgusallikaid röntgenirežiimis,” ütles prof Kaminer.