Rentgeno spinduliuotė, kurią sukelia laisvieji elektronai, atsitrenkę į van der Waals medžiagą.Kreditas: Technion – Izraelio technologijos institutas
Technion tyrėjai sukūrė tikslius spinduliuotės šaltinius, kurie, kaip tikimasi, lems proveržį medicininio vaizdavimo ir kitose srityse.Jie sukūrė tikslius spinduliuotės šaltinius, kurie gali pakeisti brangius ir sudėtingus įrenginius, šiuo metu naudojamus tokioms užduotims atlikti.Siūlomas aparatas sukuria kontroliuojamą siauro spektro spinduliuotę, kurią galima sureguliuoti su didele skiriamąja geba, palyginti su mažomis energijos investicijomis.Tikėtina, kad išvados lems lūžius įvairiose srityse, įskaitant cheminių medžiagų ir biologinių medžiagų analizę, medicininį vaizdą, rentgeno įrangą, skirtą saugumo patikrai, ir kitus tikslių rentgeno šaltinių naudojimą.

Žurnale „Nature Photonics“ paskelbtam tyrimui vadovavo profesorius Ido Kamineris ir jo magistrantūros studentas Michaelas Shentcis, bendradarbiaudami su keliais Technion tyrimų institutais: Andrew ir Erna Viterbi Elektros inžinerijos fakultetu, Kietojo kūno institutu, Russell Berrie nanotechnologijų institutas (RBNI) ir Helen Diller kvantinio mokslo, medžiagų ir inžinerijos centras.

Tyrėjų dokumentas parodo eksperimentinį stebėjimą, kuris pateikia pirmąjį teorinių modelių, sukurtų per pastarąjį dešimtmetį, koncepcijos įrodymą konstitucinių straipsnių serijoje.Pirmasis straipsnis šia tema taip pat pasirodė Nature Photonics.Parašė prof. Kaminer, baigdamas doktorantūros studijas MIT, vadovaujant prof. Marin Soljacic ir prof. John Joannopoulos. Straipsnyje teoriškai buvo pristatyta, kaip dvimatės medžiagos gali sukurti rentgeno spindulius.Pasak prof. Kaminer, „tas straipsnis pažymėjo kelionės link spinduliuotės šaltinių, pagrįstų unikalia dvimačių medžiagų ir įvairių jų derinių – heterostruktūrų – fizika, pradžią.Remdamiesi šio straipsnio teoriniu laimėjimu sukūrėme tolesnių straipsnių seriją, o dabar su džiaugsmu pranešame apie pirmąjį eksperimentinį stebėjimą apie rentgeno spinduliuotės kūrimą iš tokių medžiagų, kartu tiksliai kontroliuojant spinduliuotės parametrus. .

Dvimatės medžiagos – tai unikalios dirbtinės struktūros, kurios apie 2004 m. mokslininkų bendruomenę sukrėtė grafeną, kurį sukūrė fizikai Andre Geim ir Konstantinas Novoselovas, kuris vėliau 2010 m. laimėjo Nobelio fizikos premiją. Grafenas yra dirbtinė vieno atomo storis, pagamintas iš anglies atomų.Pirmąsias grafeno struktūras du Nobelio premijos laureatai sukūrė lipnia juosta nulupus plonus grafito – pieštuko „rašomosios medžiagos“ – sluoksnius.Du mokslininkai ir vėlesni tyrinėtojai išsiaiškino, kad grafenas pasižymi unikaliomis ir stebinančiomis savybėmis, kurios skiriasi nuo grafito savybių: didžiulis stiprumas, beveik visiškas skaidrumas, elektrinis laidumas ir šviesos pralaidumas, leidžiantis skleisti spinduliuotę – su šiuo straipsniu susiję aspektai.Dėl šių unikalių savybių grafenas ir kitos dvimatės medžiagos yra perspektyvios ateities kartoms cheminiams ir biologiniams jutikliams, saulės elementams, puslaidininkiams, monitoriams ir kt.

Kitas Nobelio premijos laureatas, kurį reikėtų paminėti prieš grįžtant prie šio tyrimo, yra Johannesas Diderikas van der Waalsas, kuris lygiai prieš šimtą metų, 1910 m., laimėjo Nobelio fizikos premiją. Prof. Kaminer tyrimas.Grafenas taip pat yra vdW medžiagos pavyzdys, tačiau naujajame tyrime nustatyta, kad kitos pažangios vdW medžiagos yra naudingesnės rentgeno spinduliams gaminti.„Technion“ tyrėjai pagamino skirtingas vdW medžiagas ir per jas siųsdavo elektronų pluoštus tam tikrais kampais, dėl kurių buvo valdoma ir tiksli rentgeno spinduliuotė.Be to, tyrėjai parodė tikslų spinduliuotės spektro derinimą precedento neturinčia skiriamąja geba, pasinaudodami lankstumu kuriant vdW medžiagų šeimas.

Naujame tyrimo grupės straipsnyje pateikiami eksperimentiniai rezultatai ir nauja teorija, kurios kartu pateikia koncepcijos įrodymą, kaip naujoviškai pritaikyti dvimates medžiagas kaip kompaktišką sistemą, kuri sukuria kontroliuojamą ir tikslią spinduliuotę.

„Eksperimentas ir teorija, kurią sukūrėme norėdami paaiškinti, labai prisideda prie šviesos ir medžiagos sąveikos tyrimo ir atveria kelią įvairiems rentgeno vaizdų (pavyzdžiui, medicininės rentgeno spinduliuotės), rentgeno spektroskopijos taikymams. apibūdinti medžiagas ir būsimus kvantinius šviesos šaltinius rentgeno režimu“, – sakė prof. Kamineris.