Рэнтгенаўскае выпраменьванне свабодных электронаў, якія трапляюць на матэрыял Ван-дэр-Ваальса.Аўтар права: Technion – Ізраільскі тэхналагічны інстытут
Даследчыкі Technion распрацавалі дакладныя крыніцы выпраменьвання, якія, як чакаецца, прывядуць да прарыву ў медыцынскай візуалізацыі і іншых галінах.Яны распрацавалі дакладныя крыніцы радыяцыі, якія могуць замяніць дарагія і грувасткія сродкі, якія цяпер выкарыстоўваюцца для такіх задач.Прапанаваны апарат стварае кантраляванае выпраменьванне з вузкім спектрам, якое можа быць наладжана з высокім дазволам, пры адносна нізкіх выдатках энергіі.Высновы, верагодна, прывядуць да прарыву ў розных галінах, уключаючы аналіз хімічных рэчываў і біялагічных матэрыялаў, медыцынскую візуалізацыю, рэнтгенаўскае абсталяванне для праверкі бяспекі і іншыя спосабы выкарыстання дакладных крыніц рэнтгенаўскага выпраменьвання.

Даследаванне, апублікаванае ў часопісе Nature Photonics, праводзілася пад кіраўніцтвам прафесара Іда Камінер і яго студэнта магістра Майкла Шэнтчыса ў рамках супрацоўніцтва з некалькімі навукова-даследчымі інстытутамі Тэхніёна: факультэтам электратэхнікі Эндру і Эрны Вітэрбі, Інстытутам цвёрдага цела, Інстытут нанатэхналогій Расэла Бэры (RBNI) і Цэнтр квантавай навукі, матэрыі і тэхнікі Хелен Дылер.

Дакумент даследчыкаў паказвае эксперыментальнае назіранне, якое забяспечвае першае пацвярджэнне канцэпцыі тэарэтычных мадэляў, распрацаваных за апошняе дзесяцігоддзе ў серыі асноўных артыкулаў.Першы артыкул на гэтую тэму таксама з'явіўся ў Nature Photonics.У гэтай працы, напісанай прафесарам Камінерам падчас яго аспірантуры ў Масачусецкім тэхналагічным інстытуце пад кіраўніцтвам прафесараў Марына Салячыча і прафесара Джона Джанапуласа, тэарэтычна прадстаўлена, як двухмерныя матэрыялы могуць ствараць рэнтгенаўскія прамяні.Па словах прафесара Камінера, «гэты артыкул паклаў пачатак шляху да крыніц выпраменьвання, заснаваных на ўнікальнай фізіцы двухмерных матэрыялаў і іх розных камбінацый — гетэраструктур.Мы абапіраліся на тэарэтычны прарыў з гэтага артыкула, каб распрацаваць серыю наступных артыкулаў, і цяпер мы рады аб'явіць аб першым эксперыментальным назіранні па стварэнні рэнтгенаўскага выпраменьвання з такіх матэрыялаў, дакладна кантралюючы параметры выпраменьвання. .”

Двухмерныя матэрыялы - гэта ўнікальныя штучныя структуры, якія захапілі навуковую супольнасць прыкладна ў 2004 годзе з распрацоўкай графена фізікамі Андрэ Геймам і Канстанцінам Навасёлавым, якія пазней атрымалі Нобелеўскую прэмію па фізіцы ў 2010 годзе. Графен - гэта штучная структура адна атамная таўшчыня, зробленая з атамаў вугляроду.Першыя графенавыя структуры былі створаны двума лаўрэатамі Нобелеўскай прэміі шляхам адслойвання тонкіх слаёў графіту, «матэрыялу для пісьма» алоўка, з дапамогай клейкай стужкі.Два навукоўцы і наступныя даследчыкі выявілі, што графен валодае унікальнымі і дзіўнымі ўласцівасцямі, якія адрозніваюцца ад уласцівасцей графіту: велізарная трываласць, амаль поўная празрыстасць, электраправоднасць і здольнасць прапускаць святло, што дазваляе выпраменьваць радыяцыю - аспект, звязаны з гэтым артыкулам.Гэтыя унікальныя характарыстыкі робяць графен і іншыя двухмерныя матэрыялы перспектыўнымі для будучых пакаленняў хімічных і біялагічных сэнсараў, сонечных батарэй, паўправаднікоў, манітораў і г.д.

Яшчэ адзін нобелеўскі лаўрэат, якога варта згадаць перад тым, як вярнуцца да гэтага даследавання, - гэта Ёханэс Дзідэрык ван дэр Ваальс, які атрымаў Нобелеўскую прэмію па фізіцы роўна сто гадоў таму, у 1910 г. Матэрыялы, названыя цяпер у яго гонар - матэрыялы vdW - знаходзяцца ў цэнтры ўвагі Даследаванні праф. Камінер.Графен таксама з'яўляецца прыкладам матэрыялу vdW, але новае даследаванне цяпер паказвае, што іншыя перадавыя матэрыялы vdW больш карысныя для атрымання рэнтгенаўскіх прамянёў.Даследчыкі Technion вырабілі розныя матэрыялы VDW і прапусцілі праз іх пучкі электронаў пад пэўнымі вугламі, што прывяло да выпраменьвання рэнтгенаўскіх прамянёў кантраляваным і дакладным чынам.Акрамя таго, даследчыкі прадэманстравалі дакладную наладжвальнасць спектру выпраменьвання з беспрэцэдэнтным дазволам, выкарыстоўваючы гібкасць пры распрацоўцы сямействаў матэрыялаў VDW.

Новы артыкул даследчай групы змяшчае эксперыментальныя вынікі і новую тэорыю, якія разам забяспечваюць доказ канцэпцыі інавацыйнага прымянення двухмерных матэрыялаў у якасці кампактнай сістэмы, якая вырабляе кантраляванае і дакладнае выпраменьванне.

«Эксперымент і тэорыя, якую мы распрацавалі для яго тлумачэння, уносяць значны ўклад у вывучэнне ўзаемадзеяння святла і рэчыва і адкрываюць шлях для разнастайных ужыванняў у рэнтгенаўскіх візуалізацыях (напрыклад, медыцынскі рэнтген), рэнтгенаўскай спектраскапіі, якая выкарыстоўваецца для характарыстыкі матэрыялаў і будучых квантавых крыніц святла ў рэнтгенаўскім рэжыме», - сказаў прафесар Камінер.