Rentgenska emisija prostih elektronov, ki udarijo v van der Waalsov material.Zasluge: Technion – Izraelski tehnološki inštitut
Raziskovalci podjetja Technion so razvili natančne vire sevanja, za katere se pričakuje, da bodo vodili do preboja na področju medicinskega slikanja in drugih področij.Razvili so natančne vire sevanja, ki lahko nadomestijo drage in okorne naprave, ki se trenutno uporabljajo za tovrstne naloge.Predlagana naprava proizvaja nadzorovano sevanje z ozkim spektrom, ki ga je mogoče nastaviti z visoko ločljivostjo, pri relativno nizki energijski naložbi.Ugotovitve bodo verjetno vodile do prebojev na različnih področjih, vključno z analizo kemikalij in bioloških materialov, medicinskim slikanjem, rentgensko opremo za varnostne preglede in drugimi uporabami natančnih virov rentgenskih žarkov.

Študijo, objavljeno v reviji Nature Photonics, sta vodila profesor Ido Kaminer in njegov magistrski študent Michael Shentcis v okviru sodelovanja z več raziskovalnimi inštituti na Technionu: Fakulteto za elektrotehniko Andrewa in Erne Viterbi, Solid State Institute, Inštitut za nanotehnologijo Russell Berrie (RBNI) in Center Helen Diller za kvantno znanost, snov in inženiring.

Prispevek raziskovalcev prikazuje eksperimentalno opazovanje, ki zagotavlja prvi dokaz koncepta za teoretične modele, razvite v zadnjem desetletju v seriji konstitutivnih člankov.Prvi članek na to temo se je pojavil tudi v Nature Photonics.Prispevek, ki ga je napisal prof. Kaminer med postdoktorskim študijem na MIT, pod nadzorom prof. Marina Soljacica in prof. Johna Joannopoulosa, je teoretično predstavil, kako lahko dvodimenzionalni materiali ustvarijo rentgenske žarke.Po mnenju prof. Kaminerja je »ta članek zaznamoval začetek potovanja proti virom sevanja, ki temeljijo na edinstveni fiziki dvodimenzionalnih materialov in njihovih različnih kombinacijah – heterostrukturah.Na podlagi teoretičnega odkritja iz tega članka smo razvili serijo nadaljnjih člankov, zdaj pa z veseljem objavljamo prvo eksperimentalno opazovanje ustvarjanja rentgenskega sevanja iz takšnih materialov, medtem ko natančno nadzorujemo parametre sevanja. .”

Dvodimenzionalni materiali so edinstvene umetne strukture, ki so prevzele znanstveno skupnost okrog leta 2004 z razvojem grafena s strani fizikov Andrea Geima in Konstantina Novoselova, ki je kasneje prejel Nobelovo nagrado za fiziko leta 2010. Grafen je umetna struktura enojna atomska debelina iz ogljikovih atomov.Prve grafenske strukture sta ustvarila Nobelova nagrajenca tako, da sta z lepilnim trakom odluščila tanke plasti grafita, »pisalnega materiala« svinčnika.Dva znanstvenika in poznejši raziskovalci so odkrili, da ima grafen edinstvene in presenetljive lastnosti, ki se razlikujejo od lastnosti grafita: neizmerna trdnost, skoraj popolna prosojnost, električna prevodnost in sposobnost prepuščanja svetlobe, ki omogoča oddajanje sevanja – vidik, povezan s tem člankom.Zaradi teh edinstvenih lastnosti so grafen in drugi dvodimenzionalni materiali obetavni za prihodnje generacije kemičnih in bioloških senzorjev, sončnih celic, polprevodnikov, monitorjev in še več.

Še en Nobelov nagrajenec, ki ga je treba omeniti, preden se vrnemo k tej študiji, je Johannes Diderik van der Waals, ki je prejel Nobelovo nagrado za fiziko natanko sto let prej, leta 1910. Materiali, ki so zdaj poimenovani po njem – materiali vdW – so v središču pozornosti Kaminerjeve raziskave prof.Grafen je tudi primer materiala vdW, vendar nova študija zdaj ugotavlja, da so drugi napredni materiali vdW bolj uporabni za namene proizvodnje rentgenskih žarkov.Raziskovalci podjetja Technion so izdelali različne materiale vdW in skoznje poslali elektronske žarke pod določenimi koti, ki so povzročili emisijo rentgenskih žarkov na nadzorovan in natančen način.Poleg tega so raziskovalci dokazali natančno nastavljivost spektra sevanja pri ločljivosti brez primere, pri čemer so izkoristili prožnost pri oblikovanju družin materialov vdW.

Novi članek raziskovalne skupine vsebuje eksperimentalne rezultate in novo teorijo, ki skupaj zagotavljata dokaz koncepta za inovativno uporabo dvodimenzionalnih materialov kot kompaktnega sistema, ki proizvaja nadzorovano in natančno sevanje.

»Poskus in teorija, ki smo jo razvili, da bi ga razložili, pomembno prispevata k preučevanju interakcij svetlobe in snovi in ​​utirata pot različnim aplikacijam pri slikanju z rentgenskimi žarki (na primer medicinski rentgen), rentgenski spektroskopiji, ki se uporablja za karakterizacijo materialov in prihodnjih kvantnih svetlobnih virov v rentgenskem režimu,« je dejal prof. Kaminer.