Rentgenstaru emisija, ko rada brīvie elektroni, kas saskaras ar van der Vālsa materiālu.Kredīts: Technion – Izraēlas Tehnoloģiju institūts
Tehniķu pētnieki ir izstrādājuši precīzus starojuma avotus, kas, domājams, radīs sasniegumus medicīniskās attēlveidošanas un citās jomās.Viņi ir izstrādājuši precīzus starojuma avotus, kas var aizstāt dārgās un apgrūtinošās iekārtas, ko pašlaik izmanto šādiem uzdevumiem.Ierosinātais aparāts rada kontrolētu starojumu ar šauru spektru, ko var noregulēt ar augstu izšķirtspēju ar salīdzinoši zemu enerģijas ieguldījumu.Rezultāti, visticamāk, radīs sasniegumus dažādās jomās, tostarp ķīmisko vielu un bioloģisko materiālu analīzē, medicīniskajā attēlveidošanā, rentgena iekārtās drošības pārbaudei un citos precīzu rentgena avotu izmantošanā.

Pētījumu, kas publicēts žurnālā Nature Photonics, vadīja profesors Ido Kaminers un viņa maģistrantūras students Maikls Šencis, sadarbojoties ar vairākiem Technion pētniecības institūtiem: Endrjū un Ernas Viterbi Elektrotehnikas fakultāti, Cietvielu institūtu, Rasela Berija Nanotehnoloģiju institūts (RBNI) un Helēnas Dilleras kvantu zinātnes, matērijas un inženierijas centrs.

Pētnieku raksts parāda eksperimentālu novērojumu, kas sniedz pirmo koncepcijas pierādījumu teorētiskajiem modeļiem, kas izstrādāti pēdējo desmit gadu laikā virknē konstitutīvu rakstu.Pirmais raksts par šo tēmu parādījās arī Nature Photonics.Prof. Kaminera pēcdoktorantūras laikā MIT prof. Marin Soljacic un prof. John Joannopoulos uzraudzībā šajā dokumentā tika teorētiski aprakstīts, kā divdimensiju materiāli var radīt rentgenstarus.Saskaņā ar prof. Kaminera teikto, “šis raksts iezīmēja sākumu ceļojumam uz starojuma avotiem, kuru pamatā ir divdimensiju materiālu unikālā fizika un to dažādās kombinācijas — heterostruktūras.Mēs esam balstījušies uz šī raksta teorētisko izrāvienu, lai izstrādātu turpmāku rakstu sēriju, un tagad ar prieku paziņojam par pirmo eksperimentālo novērojumu par rentgena starojuma radīšanu no šādiem materiāliem, vienlaikus precīzi kontrolējot starojuma parametrus. ”.

Divdimensiju materiāli ir unikālas mākslīgas struktūras, kas ap 2004. gadu sagrāva zinātnieku aprindas, kad fiziķi Andrē Geims un Konstantīns Novoselovs izstrādāja grafēnu, kurš vēlāk 2010. gadā ieguva Nobela prēmiju fizikā. Grafēns ir mākslīga struktūra viena atoma biezums, kas izgatavots no oglekļa atomiem.Pirmās grafēna struktūras izveidoja divi Nobela prēmijas laureāti, izmantojot līmlenti, nolobot plānus grafīta slāņus, kas ir zīmuļa “rakstāmmateriāls”.Abi zinātnieki un nākamie pētnieki atklāja, ka grafēnam ir unikālas un pārsteidzošas īpašības, kas atšķiras no grafīta īpašībām: milzīga izturība, gandrīz pilnīga caurspīdīgums, elektrovadītspēja un gaismas caurlaidības spēja, kas pieļauj starojuma emisiju - aspekts, kas saistīts ar šo rakstu.Šīs unikālās īpašības padara grafēnu un citus divdimensiju materiālus daudzsološus ķīmisko un bioloģisko sensoru, saules bateriju, pusvadītāju, monitoru un citu paaudžu paaudzēm.

Vēl viens Nobela prēmijas laureāts, kas būtu jāpiemin pirms atgriešanās pie šī pētījuma, ir Johanness Dideriks van der Vāls, kurš ieguva Nobela prēmiju fizikā tieši pirms simts gadiem, 1910. gadā. Materiāli, kas tagad nosaukti viņa vārdā — vdW materiāli — ir uzmanības centrā. Prof.Kaminera pētījumi.Grafēns ir arī vdW materiāla piemērs, taču jaunais pētījums tagad atklāj, ka citi uzlaboti vdW materiāli ir noderīgāki rentgena staru radīšanai.Technion pētnieki ir izgatavojuši dažādus vdW materiālus un nosūtījuši caur tiem elektronu starus noteiktos leņķos, kas kontrolētā un precīzā veidā izraisīja rentgenstaru emisiju.Turklāt pētnieki demonstrēja precīzu starojuma spektra regulējamību ar nepieredzētu izšķirtspēju, izmantojot elastību, izstrādājot vdW materiālu grupas.

Jaunajā pētnieku grupas rakstā ir ietverti eksperimentāli rezultāti un jauna teorija, kas kopā nodrošina koncepcijas pierādījumu novatoriskam divdimensiju materiālu pielietojumam kā kompaktai sistēmai, kas rada kontrolētu un precīzu starojumu.

"Eksperiments un teorija, ko mēs izstrādājām, lai to izskaidrotu, sniedz būtisku ieguldījumu gaismas un vielas mijiedarbības izpētē un paver ceļu dažādiem lietojumiem rentgena attēlveidošanā (piemēram, medicīniskajā rentgenstaru), rentgena spektroskopijā. lai raksturotu materiālus un nākotnes kvantu gaismas avotus rentgena režīmā,” sacīja prof. Kaminers.