Röntgenkibocsátás szabad elektronok által, amelyek egy van der Waals anyagba ütköznek.Köszönet: Technion – Israel Institute of Technology
A Technion kutatói pontos sugárforrásokat fejlesztettek ki, amelyek várhatóan áttörést eredményeznek az orvosi képalkotás és más területeken.Pontos sugárforrásokat fejlesztettek ki, amelyek helyettesíthetik a jelenleg ilyen feladatokra használt drága és nehézkes létesítményeket.A javasolt berendezés szűk spektrumú, nagy felbontással hangolható, szabályozott sugárzást állít elő, viszonylag alacsony energiabefektetés mellett.Az eredmények valószínűleg áttörést eredményeznek számos területen, beleértve a vegyi anyagok és biológiai anyagok elemzését, az orvosi képalkotást, a biztonsági átvilágításhoz szükséges röntgenberendezéseket és a pontos röntgenforrások egyéb felhasználásait.

A Nature Photonics folyóiratban megjelent tanulmányt Ido Kaminer professzor és mesterszakos hallgatója, Michael Shentcis vezette a Technion több kutatóintézetével való együttműködés keretében: az Andrew és Erna Viterbi Villamosmérnöki Karral, a Szilárdtest Intézettel, a Russell Berrie Nanotechnológiai Intézet (RBNI) és a Helen Diller Kvantumtudományi, Anyag- és Mérnöki Központ.

A kutatók tanulmánya egy olyan kísérleti megfigyelést mutat be, amely az elmúlt évtizedben kidolgozott elméleti modellek elméleti modelljeinek első bizonyítékát adja egy konstitutív cikksorozatban.Az első cikk a témában a Nature Photonics-ban is megjelent.Kaminer professzor írta az MIT-n végzett posztdoktori tanulmánya során, Marin Soljacic professzor és John Joannopoulos professzor felügyelete alatt, és elméletileg bemutatta, hogy a kétdimenziós anyagok hogyan hozhatnak létre röntgensugarakat.Kaminer professzor szerint „ez a cikk a kétdimenziós anyagok és különféle kombinációik – heterostruktúrák – egyedi fizikáján alapuló sugárforrások felé vezető utazás kezdetét jelentette.A cikkből származó elméleti áttörésre építettünk egy sor további cikk kidolgozását, és most örömmel jelentjük be az első kísérleti megfigyelést az ilyen anyagokból történő röntgensugárzás létrehozásáról, miközben pontosan szabályozzuk a sugárzási paramétereket. .”

A kétdimenziós anyagok olyan egyedülálló mesterséges szerkezetek, amelyek 2004 körül viharba ejtették a tudományos közösséget Andre Geim és Konstantin Novoselov fizikusok által a grafén kifejlesztésével, akik később 2010-ben elnyerték a fizikai Nobel-díjat. A grafén egy mesterséges szerkezet szénatomokból készült egyetlen atomos vastagság.Az első grafén struktúrákat a két Nobel-díjas a ceruza „íróanyagának” a vékony grafitrétegek szigetelőszalaggal történő lefejtésével hozta létre.A két tudós és a későbbi kutatók felfedezték, hogy a grafén egyedi és meglepő tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek eltérnek a grafit tulajdonságaitól: hatalmas szilárdság, szinte teljes átlátszóság, elektromos vezetőképesség és fényáteresztő képesség, amely lehetővé teszi a sugárzás kibocsátását – ez a jelen cikkhez kapcsolódó szempont.Ezek az egyedi jellemzők a grafént és más kétdimenziós anyagokat ígéretessé teszik a kémiai és biológiai érzékelők, napelemek, félvezetők, monitorok és egyebek jövő generációi számára.

Egy másik Nobel-díjas, akit meg kell említeni, mielőtt visszatérnénk a jelen tanulmányhoz, Johannes Diderik van der Waals, aki pontosan száz évvel korábban, 1910-ben nyerte el a fizikai Nobel-díjat. A most róla elnevezett anyagok – a vdW anyagok – állnak a középpontban. Prof. Kaminer kutatásai.A grafén is egy példa a vdW anyagokra, de az új tanulmány most azt találja, hogy más fejlett vdW anyagok hasznosabbak röntgensugárzás előállítására.A Technion kutatói különféle vdW anyagokat állítottak elő, és elektronsugarat küldtek át rajtuk meghatározott szögben, ami kontrollált és pontos röntgensugárzáshoz vezetett.Ezenkívül a kutatók a sugárzási spektrum precíz hangolhatóságát mutatták be példátlan felbontás mellett, kihasználva a vdW-anyagcsaládok tervezésének rugalmasságát.

A kutatócsoport új cikke olyan kísérleti eredményeket és új elméleteket tartalmaz, amelyek együttesen bizonyítékot szolgáltatnak a kétdimenziós anyagok innovatív alkalmazására, mint kompakt rendszerre, amely szabályozott és pontos sugárzást eredményez.

„A kísérlet és az általunk kidolgozott elmélet, hogy megmagyarázzuk, jelentős mértékben hozzájárul a fény-anyag kölcsönhatások tanulmányozásához, és megnyitja az utat a röntgen-képalkotás (például orvosi röntgen), valamint a röntgenspektroszkópia különféle alkalmazásai előtt. az anyagok és a jövőbeni kvantumfényforrások jellemzésére a röntgenrendszerben” – mondta Prof. Kaminer.