گسیل اشعه ایکس توسط الکترون های آزاد که به مواد واندروالس برخورد می کنند.اعتبار: Technion - موسسه فناوری اسرائیل
محققان Technion منابع تشعشعی دقیقی ایجاد کرده‌اند که انتظار می‌رود به پیشرفت‌هایی در تصویربرداری پزشکی و سایر زمینه‌ها منجر شود.آنها منابع تشعشعی دقیقی را توسعه داده اند که ممکن است جایگزین تجهیزات گران قیمت و دست و پا گیر در حال حاضر برای چنین کارهایی شود.دستگاه پیشنهادی تابش کنترل‌شده‌ای با طیف باریکی تولید می‌کند که می‌تواند با وضوح بالا تنظیم شود، با سرمایه‌گذاری نسبتاً کم انرژی.این یافته‌ها احتمالاً منجر به پیشرفت‌هایی در زمینه‌های مختلف، از جمله تجزیه و تحلیل مواد شیمیایی و مواد بیولوژیکی، تصویربرداری پزشکی، تجهیزات اشعه ایکس برای غربالگری امنیتی و سایر استفاده‌های منابع دقیق اشعه ایکس می‌شود.

این مطالعه که در مجله Nature Photonics منتشر شد، توسط پروفسور ایدو کمینر و دانشجوی کارشناسی ارشدش مایکل شنتسیس به عنوان بخشی از همکاری با چندین موسسه تحقیقاتی در Technion رهبری شد: دانشکده مهندسی برق اندرو و ارنا ویتربی، موسسه حالت جامد، موسسه نانوتکنولوژی راسل بری (RBNI) و مرکز علوم، ماده و مهندسی کوانتومی هلن دیلر.

مقاله محققان یک مشاهدات تجربی را نشان می‌دهد که اولین اثبات مفهومی را برای مدل‌های نظری توسعه‌یافته در دهه گذشته در مجموعه‌ای از مقالات سازنده ارائه می‌دهد.اولین مقاله در مورد این موضوع نیز در Nature Photonics منتشر شد.آن مقاله که توسط پروفسور کامینر در دوره فوق دکترای خود در MIT، تحت نظارت پروفسور مارین سولیاسیک و پروفسور جان جوآنوپولوس نوشته شده بود، به صورت تئوری نحوه ایجاد اشعه ایکس را توسط مواد دو بعدی ارائه کرد.به گفته پروفسور کامینر، «این مقاله آغاز سفر به سوی منابع تشعشعی بر اساس فیزیک منحصر به فرد مواد دو بعدی و ترکیبات مختلف آنها - ساختارهای ناهمسان - بود.ما بر اساس پیشرفت نظری آن مقاله برای توسعه یک سری مقالات بعدی ساخته شده‌ایم، و اکنون، هیجان‌زده هستیم که اولین مشاهدات تجربی را در مورد ایجاد تشعشعات پرتو ایکس از چنین موادی اعلام کنیم، در حالی که دقیقاً پارامترهای تابش را کنترل می‌کنیم. "

مواد دوبعدی ساختارهای مصنوعی منحصر به فردی هستند که در حدود سال 2004 با توسعه گرافن توسط فیزیکدانان آندره گیم و کنستانتین نووسلوف که بعداً جایزه نوبل فیزیک را در سال 2010 دریافت کردند، جامعه علمی را تحت تأثیر قرار داد. گرافن یک ساختار مصنوعی است. ضخامت تک اتمی ساخته شده از اتم های کربن.اولین ساختارهای گرافنی توسط دو برنده جایزه نوبل با کندن لایه‌های نازک گرافیت، "مواد نوشتاری" مداد، با استفاده از نوار چسب ایجاد شد.این دو دانشمند و محققین بعدی دریافتند که گرافن دارای خواص منحصر به فرد و شگفت انگیزی است که با خواص گرافیت متفاوت است: استحکام بسیار زیاد، شفافیت تقریباً کامل، رسانایی الکتریکی و قابلیت انتقال نور که امکان انتشار تشعشع را فراهم می کند - جنبه ای مرتبط با مقاله حاضر.این ویژگی‌های منحصربه‌فرد گرافن و سایر مواد دو بعدی را برای نسل‌های آینده حسگرهای شیمیایی و بیولوژیکی، سلول‌های خورشیدی، نیمه‌رساناها، نمایشگرها و غیره امیدوارکننده می‌سازد.

یکی دیگر از برندگان جایزه نوبل که باید قبل از بازگشت به مطالعه حاضر ذکر شود، یوهانس دیدریک ون دروالس است که دقیقاً صد سال قبل از آن، در سال 1910 جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد. موادی که اکنون به نام او نامگذاری شده است - مواد vdW - در کانون توجه قرار دارند. تحقیقات پروفسور کمینر.گرافن نیز نمونه ای از مواد vdW است، اما مطالعه جدید اکنون نشان می دهد که سایر مواد پیشرفته vdW برای تولید اشعه ایکس مفیدتر هستند.محققان Technion مواد مختلف vdW را تولید کرده‌اند و پرتوهای الکترونی را در زوایای خاص از طریق آنها ارسال کرده‌اند که منجر به انتشار پرتو ایکس به شیوه‌ای کنترل‌شده و دقیق می‌شود.علاوه بر این، محققان با استفاده از انعطاف‌پذیری در طراحی خانواده‌های مواد vdW، قابلیت تنظیم دقیق طیف تابش را با وضوح بی‌سابقه نشان دادند.

مقاله جدید گروه تحقیقاتی حاوی نتایج تجربی و تئوری جدیدی است که با هم یک اثبات مفهومی برای کاربرد نوآورانه مواد دو بعدی به عنوان یک سیستم فشرده که تشعشع کنترل شده و دقیق تولید می کند، ارائه می دهد.

آزمایش و نظریه ای که برای توضیح آن ایجاد کردیم، کمک قابل توجهی به مطالعه برهمکنش های نور-ماده می کند و راه را برای کاربردهای متنوع در تصویربرداری اشعه ایکس هموار می کند (مثلاً اشعه ایکس پزشکی)، طیف سنجی اشعه ایکس مورد استفاده قرار می گیرد. پروفسور کامینر گفت: برای مشخص کردن مواد و منابع نور کوانتومی آینده در رژیم اشعه ایکس.