Röntgengeislun frá frjálsum rafeindum sem rekast á van der Waals efni.Inneign: Technion – Israel Institute of Technology
Tæknifræðingar hafa þróað nákvæmar geislagjafa sem búist er við að muni leiða til byltinga í læknisfræðilegum myndgreiningum og öðrum sviðum.Þeir hafa þróað nákvæma geislagjafa sem geta komið í stað dýrrar og fyrirferðarmikils aðstöðu sem nú er notuð til slíkra verkefna.Tækið sem mælt er með framleiðir stýrða geislun með þröngu litróf sem hægt er að stilla með mikilli upplausn, með tiltölulega lítilli orkufjárfestingu.Niðurstöðurnar munu líklega leiða til byltinga á ýmsum sviðum, þar á meðal greiningu á efnum og líffræðilegum efnum, læknisfræðilegum myndgreiningum, röntgenbúnaði til öryggisskoðunar og annarri notkun nákvæmra röntgengeislagjafa.

Birt í tímaritinu Nature Photonics, rannsókninni var stýrt af prófessor Ido Kaminer og meistaranema hans Michael Shentcis sem hluti af samstarfi við nokkrar rannsóknarstofnanir við Technion: Andrew og Erna Viterbi rafmagnsverkfræðideild, Solid State Institute, Russell Berrie Nanotechnology Institute (RBNI), og Helen Diller Center for Quantum Science, Matter and Engineering.

Ritgerð vísindamannanna sýnir tilraunaathugun sem gefur fyrstu sönnun á hugmyndafræði fyrir fræðileg líkön sem þróuð voru á síðasta áratug í röð uppbyggjandi greina.Fyrsta greinin um efnið birtist einnig í Nature Photonics.Ritgerðin var skrifuð af prófessor Kaminer meðan á doktorsprófi hans við MIT stóð, undir handleiðslu prófessors Marin Soljacic og prófessors John Joannopoulos, sem kynnti fræðilega hvernig tvívíð efni geta búið til röntgengeisla.Samkvæmt prófessor Kaminer, „þessi grein markaði upphaf ferðalags í átt að geislauppsprettum byggða á einstakri eðlisfræði tvívíddar efna og margvíslegra samsetninga þeirra – misskiptinga.Við höfum byggt á fræðilegu byltingunni frá þeirri grein til að þróa röð eftirfylgnigreina, og nú erum við spennt að tilkynna fyrstu tilraunaathugunina á sköpun röntgengeislunar frá slíkum efnum, um leið og við stjórnum nákvæmlega geislabreytum. .”

Tvívíð efni eru einstök gervimannvirki sem tóku vísindasamfélagið með stormi í kringum árið 2004 með þróun grafens af eðlisfræðingunum Andre Geim og Konstantin Novoselov, sem síðar hlaut Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 2010. Grafen er tilbúið uppbygging a ein atómþykkt gerð úr kolefnisatómum.Fyrstu grafenbyggingarnar voru búnar til af nóbelsverðlaunahafunum tveimur með því að afhýða þunn lög af grafíti, „ritefni“ blýantsins, með því að nota límbandi.Vísindamennirnir tveir og síðari vísindamenn komust að því að grafen hefur einstaka og óvænta eiginleika sem eru frábrugðnir grafíteiginleikum: gríðarlegan styrk, næstum fullkomið gagnsæi, rafleiðni og ljóssendingargetu sem gerir geislunargeislun kleift - þáttur sem tengist þessari grein.Þessir einstöku eiginleikar gera grafen og önnur tvívíð efni vænleg fyrir komandi kynslóðir efna- og líffræðilegra skynjara, sólarsellur, hálfleiðara, skjáa og fleira.

Annar nóbelsverðlaunahafi sem ætti að nefna áður en hann snýr aftur að þessari rannsókn er Johannes Diderik van der Waals, sem hlaut Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði nákvæmlega hundrað árum áður, árið 1910. Efnin sem nú eru kennd við hann — vdW efni — eru í brennidepli í Rannsóknir Prof. Kaminer.Grafen er einnig dæmi um vdW efni, en nýja rannsóknin leiðir nú í ljós að önnur háþróuð vdW efni eru gagnlegri í þeim tilgangi að framleiða röntgengeisla.Tæknifræðingarnir hafa framleitt mismunandi vdW efni og sent rafeindageisla í gegnum þau í ákveðin horn sem leiddu til röntgengeislunar á stýrðan og nákvæman hátt.Ennfremur sýndu rannsakendur nákvæma stillanleika geislunarrófsins með áður óþekktri upplausn, með því að nýta sveigjanleikann við að hanna fjölskyldur vdW efna.

Nýja grein rannsóknarhópsins hefur að geyma tilraunaniðurstöður og nýjar kenningar sem saman veita sönnun fyrir hugmyndum um nýstárlega beitingu tvívíddar efna sem þétt kerfi sem framleiðir stýrða og nákvæma geislun.

„Tilraunin og kenningin sem við þróuðum til að útskýra hana leggja mikið af mörkum til rannsókna á víxlverkun ljóss og efnis og ryðja brautina fyrir fjölbreytta notkun í röntgenmyndatöku (td læknisfræðileg röntgengeislun), röntgenlitrófsgreining notuð til að einkenna efni og framtíðar skammtaljósgjafa í röntgengeislakerfinu,“ sagði prófessor Kaminer.