Technion -forskare har utvecklat exakta strålningskällor som förväntas leda till genombrott inom medicinsk bildbehandling och andra områden. De har utvecklat exakta strålningskällor som kan ersätta de dyra och besvärliga anläggningar som för närvarande används för sådana uppgifter. Den föreslagna apparaten producerar kontrollerad strålning med ett smalt spektrum som kan ställas in med hög upplösning, till en relativt låg energiinvestering. Resultaten kommer sannolikt att leda till genombrott inom en mängd olika områden, inklusive analys av kemikalier och biologiska material, medicinsk bildbehandling, Röntgenutrustning för säkerhetskontroll, och annan användning av exakta röntgenkällor.

Publicerad i tidskriften Nature Photonics , studien leds av professor Ido Kaminer och hans masterstudent Michael Shentcis som en del av ett samarbete med flera forskningsinstitut vid Technion:Andrew and Erna Viterbi fakultet för elektroteknik, Solid State Institute, Russell Berrie Nanotechnology Institute (RBNI), och Helen Diller Center for Quantum Science, Material och teknik.

Forskarnas papper visar en experimentell observation som ger det första proof-of-concept för teoretiska modeller som utvecklats under det senaste decenniet i en serie konstitutiva artiklar. Den första artikeln om ämnet dök också upp i Nature Photonics . Skrivet av prof. Kaminer under sin postdoc på MIT, under överinseende av prof. Marin Soljacic och prof. John Joannopoulos, det papper presenterade teoretiskt hur tvådimensionella material kan skapa röntgenstrålar. Enligt professor Kaminer, "den artikeln markerade början på en resa mot strålningskällor baserat på den unika fysiken i tvådimensionella material och deras olika kombinationer-heterostrukturer. Vi har byggt vidare på det teoretiska genombrottet från den artikeln för att utveckla en serie uppföljningsartiklar, och nu, vi är glada att kunna meddela den första experimentella observationen om skapandet av röntgenstrålning från sådana material, samtidigt som strålningsparametrarna kontrolleras exakt. "

Tvådimensionella material är unika konstgjorda strukturer som tog det vetenskapliga samfundet med storm runt år 2004 med utvecklingen av grafen av fysikerna Andre Geim och Konstantin Novoselov, som senare vann Nobelpriset i fysik 2010. Grafen är en konstgjord struktur med en enda atomtjocklek gjord av kolatomer. De första grafenstrukturerna skapades av de två nobelpristagarna genom att skala bort tunna lager grafit, pennans "skrivmaterial", med hjälp av tejp. De två forskarna och efterföljande forskare upptäckte att grafen har unika och överraskande egenskaper som skiljer sig från grafitegenskaper:enorm styrka, nästan fullständig transparens, elektrisk konduktivitet, och ljusöverförande förmåga som tillåter strålningsemission-en aspekt relaterad till föreliggande artikel. Dessa unika egenskaper gör grafen och andra tvådimensionella material lovande för framtida generationer av kemiska och biologiska sensorer, solceller, halvledare, bildskärmar, och mer.

En annan nobelpristagare som bör nämnas innan han återvänder till denna studie är Johannes Diderik van der Waals, som vann Nobelpriset i fysik exakt hundra år tidigare, 1910. De material som nu är uppkallade efter honom - vdW -material - är i fokus för professor Kaminer forskning. Grafen är också ett exempel på ett vdW -material, men den nya studien finner nu att andra avancerade vdW-material är mer användbara för att producera röntgenstrålar. Forskarna i Technion har producerat olika vdW-material och skickat elektronstrålar genom dem i specifika vinklar som ledde till röntgenemission på ett kontrollerat och exakt sätt. Vidare, forskarna visade exakt avstämning av strålningsspektrumet med en aldrig tidigare skådad upplösning, utnyttja flexibiliteten vid utformningen av familjer av vdW -material.

Den nya artikeln från forskargruppen innehåller experimentella resultat och ny teori som tillsammans ger ett proof-of-concept för en innovativ tillämpning av tvådimensionella material som ett kompakt system som producerar kontrollerad och noggrann strålning.

"Experimentet och teorin vi utvecklat för att förklara det ger ett betydande bidrag till studiet av ljus-materia-interaktioner och banar väg för olika tillämpningar inom röntgenbildning (medicinsk röntgen, till exempel), Röntgenspektroskopi som används för att karakterisera material, och framtida kvantljuskällor i röntgenregimen, "sade prof. Kaminer.