Stemmelig røntgenstråling fra elektroner fra van der Waals materialer

Technion -forskere har udviklet nøjagtige strålekilder, der forventes at føre til gennembrud inden for medicinsk billeddannelse og andre områder. De har udviklet præcise strålekilder, der kan erstatte de dyre og besværlige faciliteter, der i øjeblikket bruges til sådanne opgaver. Det foreslåede apparat producerer kontrolleret stråling med et snævert spektrum, der kan indstilles med høj opløsning, ved en relativt lav energiinvestering. Resultaterne vil sandsynligvis føre til gennembrud på en række områder, herunder analyse af kemikalier og biologiske materialer medicinsk billeddannelse, Røntgenudstyr til sikkerhedsscreening, og anden anvendelse af nøjagtige røntgenkilder.

Udgivet i tidsskriftet Natur fotonik , undersøgelsen blev ledet af professor Ido Kaminer og hans kandidatstuderende Michael Shentcis som en del af et samarbejde med flere forskningsinstitutter ved Technion:Andrew and Erna Viterbi Faculty of Electrical Engineering, Solid State Institute, Russell Berrie Nanotechnology Institute (RBNI), og Helen Diller Center for Quantum Science, Materiale og teknik.

Forskernes papir viser en eksperimentel observation, der giver det første proof-of-concept for teoretiske modeller udviklet i løbet af det sidste årti i en række konstituerende artikler. Den første artikel om emnet dukkede også op i Natur fotonik . Skrevet af prof. Kaminer under hans postdoc på MIT, under tilsyn af prof. Marin Soljacic og prof. John Joannopoulos, det papir præsenterede teoretisk, hvordan todimensionelle materialer kan skabe røntgenstråler. Ifølge prof. Kaminer, "den artikel markerede begyndelsen på en rejse mod strålingskilder baseret på den unikke fysik i todimensionelle materialer og deres forskellige kombinationer-heterostrukturer. Vi har bygget på det teoretiske gennembrud fra denne artikel for at udvikle en række opfølgende artikler, og nu, vi er glade for at kunne annoncere den første eksperimentelle observation om oprettelse af røntgenstråling fra sådanne materialer, samtidig med at strålingsparametrene præcist kontrolleres. "

To-dimensionelle materialer er unikke kunstige strukturer, der tog det videnskabelige samfund med storm omkring år 2004 med udviklingen af ​​grafen af ​​fysikerne Andre Geim og Konstantin Novoselov, som senere vandt Nobelprisen i fysik i 2010. Graphen er en kunstig struktur med en enkelt atomtykkelse fremstillet af kulstofatomer. De første grafenstrukturer blev skabt af de to nobelpristagere ved at skrælle tynde lag grafit af, blyantens "skrivemateriale", ved hjælp af gaffatape. De to forskere og efterfølgende forskere opdagede, at grafen har unikke og overraskende egenskaber, der adskiller sig fra grafitegenskaber:enorm styrke, næsten fuldstændig gennemsigtighed, elektrisk ledningsevne, og lysoverførende evne, der tillader strålingsemission-et aspekt relateret til denne artikel. Disse unikke egenskaber gør grafen og andre todimensionelle materialer lovende for fremtidige generationer af kemiske og biologiske sensorer, solceller, halvledere, skærme, og mere.

En anden nobelpristager, der bør nævnes, før han vender tilbage til denne undersøgelse, er Johannes Diderik van der Waals, der vandt Nobelprisen i fysik præcis hundrede år tidligere, i 1910. De materialer, der nu er opkaldt efter ham - vdW -materialer - er i fokus for professor Kaminer's forskning. Graphene er også et eksempel på et vdW -materiale, men den nye undersøgelse finder nu ud af, at andre avancerede vdW-materialer er mere nyttige til at producere røntgenstråler. Technion-forskerne har produceret forskellige vdW-materialer og sendt elektronstråler igennem dem i bestemte vinkler, der førte til røntgenemission på en kontrolleret og præcis måde. Desuden, forskerne demonstrerede præcis afstemning af strålingsspektret ved en hidtil uset opløsning, udnytter fleksibiliteten ved design af familier af vdW -materialer.

Den nye artikel fra forskergruppen indeholder eksperimentelle resultater og ny teori, der tilsammen giver et proof-of-concept for en innovativ anvendelse af todimensionelle materialer som et kompakt system, der producerer kontrolleret og præcis stråling.

"Eksperimentet og den teori, vi udviklede for at forklare det, yder et væsentligt bidrag til undersøgelsen af ​​lys-stof-interaktioner og baner vejen for forskellige anvendelser inden for røntgenbillede (medicinsk røntgen, for eksempel), Røntgenspektroskopi, der bruges til at karakterisere materialer, og fremtidige kvante lyskilder i røntgenregimet, "sagde prof. Kaminer.