Emisión de raios X por electróns libres que inciden nun material de Van der Waals.Crédito: Technion - Instituto Tecnolóxico de Israel
Os investigadores de Technion desenvolveron fontes de radiación precisas que se espera que conduzan a avances en imaxes médicas e noutras áreas.Desenvolveron fontes de radiación precisas que poden substituír as instalacións caras e engorrosas que se usan actualmente para tales tarefas.O aparello suxerido produce radiación controlada cun espectro estreito que se pode sintonizar con alta resolución, cun investimento enerxético relativamente baixo.É probable que os achados supoñan avances nunha variedade de campos, incluíndo a análise de produtos químicos e materiais biolóxicos, imaxes médicas, equipos de raios X para a detección de seguridade e outros usos de fontes de raios X precisas.

Publicado na revista Nature Photonics, o estudo foi dirixido polo profesor Ido Kaminer e o seu estudante de máster Michael Shentcis como parte dunha colaboración con varios institutos de investigación do Technion: a Facultade de Enxeñaría Eléctrica Andrew e Erna Viterbi, o Solid State Institute, o Russell Berrie Nanotechnology Institute (RBNI) e o Helen Diller Center for Quantum Science, Matter and Engineering.

O traballo dos investigadores mostra unha observación experimental que proporciona a primeira proba de concepto para os modelos teóricos desenvolvidos durante a última década nunha serie de artigos constitutivos.O primeiro artigo sobre o tema tamén apareceu en Nature Photonics.Escrito polo profesor Kaminer durante o seu posdoctorado no MIT, baixo a supervisión do profesor Marin Soljacic e do profesor John Joannopoulos, ese traballo presentaba teoricamente como os materiais bidimensionais poden crear raios X.Segundo o profesor Kaminer, “ese artigo marcou o inicio dunha viaxe cara a fontes de radiación baseada na física única dos materiais bidimensionais e as súas diversas combinacións: heteroestruturas.Partindo do avance teórico dese artigo para desenvolver unha serie de artigos de seguimento, agora estamos entusiasmados de anunciar a primeira observación experimental sobre a creación de radiación de raios X a partir destes materiais, mentres controlamos con precisión os parámetros de radiación. ”.

Os materiais bidimensionais son estruturas artificiais únicas que tomaron por asalto á comunidade científica ao redor do ano 2004 co desenvolvemento do grafeno polos físicos Andre Geim e Konstantin Novoselov, que máis tarde gañaron o Premio Nobel de Física en 2010. O grafeno é unha estrutura artificial dun espesor atómico único feito de átomos de carbono.As primeiras estruturas de grafeno foron creadas polos dous premios Nobel despegando capas finas de grafito, o "material de escritura" do lapis, usando cinta adhesiva.Os dous científicos e os investigadores posteriores descubriron que o grafeno ten propiedades únicas e sorprendentes que son diferentes das propiedades do grafito: forza inmensa, transparencia case total, condutividade eléctrica e capacidade de transmisión de luz que permite a emisión de radiación, un aspecto relacionado co presente artigo.Estas características únicas fan que o grafeno e outros materiais bidimensionais sexan prometedores para as futuras xeracións de sensores químicos e biolóxicos, células solares, semicondutores, monitores e moito máis.

Outro premio Nobel que cabe mencionar antes de volver ao presente estudo é Johannes Diderik van der Waals, quen gañou o Premio Nobel de Física exactamente cen anos antes, en 1910. Os materiais que agora levan o seu nome —materiais vdW— son o foco de A investigación do profesor Kaminer.O grafeno tamén é un exemplo de material vdW, pero o novo estudo agora atopa que outros materiais vdW avanzados son máis útiles para producir raios X.Os investigadores de Technion produciron diferentes materiais vdW e enviaron feixes de electróns a través deles en ángulos específicos que provocaron a emisión de raios X dun xeito controlado e preciso.Ademais, os investigadores demostraron a sintonización precisa do espectro de radiación cunha resolución sen precedentes, utilizando a flexibilidade no deseño de familias de materiais vdW.

O novo artigo do grupo de investigación contén resultados experimentais e unha nova teoría que en conxunto proporcionan unha proba de concepto para unha aplicación innovadora de materiais bidimensionais como un sistema compacto que produce radiación controlada e precisa.

"O experimento e a teoría que desenvolvemos para explicalo contribúen significativamente ao estudo das interaccións da luz e a materia e abren o camiño para aplicacións variadas en imaxes de raios X (raios X médicos, por exemplo), espectroscopia de raios X utilizada. para caracterizar materiais e futuras fontes de luz cuántica no réxime de raios X”, dixo o profesor Kaminer.