Bir van der Waals malzemesine çarpan serbest elektronların X-ışını emisyonu.Kredi: Technion – İsrail Teknoloji Enstitüsü
Technion araştırmacıları, tıbbi görüntüleme ve diğer alanlarda atılımlara yol açması beklenen doğru radyasyon kaynakları geliştirdiler.Şu anda bu tür görevler için kullanılan pahalı ve hantal tesislerin yerini alabilecek hassas radyasyon kaynakları geliştirdiler.Önerilen aparat, nispeten düşük bir enerji yatırımıyla yüksek çözünürlükle ayarlanabilen dar bir spektruma sahip kontrollü radyasyon üretir.Bulguların, kimyasalların ve biyolojik malzemelerin analizi, tıbbi görüntüleme, güvenlik taraması için X-ray ekipmanı ve doğru X-ışını kaynaklarının diğer kullanımları dahil olmak üzere çeşitli alanlarda atılımlara yol açması muhtemeldir.

Nature Photonics dergisinde yayınlanan çalışma, Technion'daki çeşitli araştırma enstitüleri ile işbirliğinin bir parçası olarak Profesör Ido Kaminer ve yüksek lisans öğrencisi Michael Shentcis tarafından yönetildi: Andrew ve Erna Viterbi Elektrik Mühendisliği Fakültesi, Katı Hal Enstitüsü, Russell Berrie Nanoteknoloji Enstitüsü (RBNI) ve Helen Diller Kuantum Bilimi, Madde ve Mühendislik Merkezi.

Araştırmacıların makalesi, son on yılda bir dizi kurucu makalede geliştirilen teorik modeller için ilk kavram kanıtını sağlayan deneysel bir gözlemi göstermektedir.Konuyla ilgili ilk makale Nature Photonics'te de yayınlandı.Marin Soljacic ve Prof. John Joannopoulos'un gözetiminde MIT'de doktora sonrası çalışması sırasında Prof. Kaminer tarafından yazılan bu makale, iki boyutlu malzemelerin nasıl X-ışınları oluşturabileceğini teorik olarak sunuyordu.Prof. Kaminer'e göre, “bu makale, iki boyutlu malzemelerin benzersiz fiziğine ve bunların çeşitli kombinasyonlarına (heteroyapılar) dayanan radyasyon kaynaklarına yönelik bir yolculuğun başlangıcı oldu.Bir dizi takip makalesi geliştirmek için bu makaleden elde edilen teorik atılımı temel aldık ve şimdi, radyasyon parametrelerini tam olarak kontrol ederken bu tür malzemelerden X-ışını radyasyonunun oluşturulmasına ilişkin ilk deneysel gözlemi duyurmaktan heyecan duyuyoruz. ”

İki boyutlu malzemeler, daha sonra 2010 yılında Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan fizikçiler Andre Geim ve Konstantin Novoselov tarafından 2004 yılında grafenin geliştirilmesiyle bilim camiasını kasıp kavuran benzersiz yapay yapılardır. karbon atomlarından yapılmış tek atomik kalınlık.İlk grafen yapıları, iki Nobel ödüllü tarafından kalemin "yazı malzemesi" olan ince grafit katmanlarını koli bandı kullanarak soyarak oluşturuldu.İki bilim adamı ve daha sonraki araştırmacılar, grafenin grafit özelliklerinden farklı benzersiz ve şaşırtıcı özelliklere sahip olduğunu keşfetti: muazzam güç, neredeyse tam şeffaflık, elektrik iletkenliği ve radyasyon emisyonuna izin veren ışık iletme yeteneği - bu makaleyle ilgili bir özellik.Bu benzersiz özellikler, grafen ve diğer iki boyutlu malzemeleri gelecek nesil kimyasal ve biyolojik sensörler, güneş pilleri, yarı iletkenler, monitörler ve daha fazlası için umut verici kılar.

Bu çalışmaya dönmeden önce belirtilmesi gereken bir diğer Nobel ödüllü kişi, tam olarak yüz yıl önce, 1910'da Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan Johannes Diderik van der Waals'tır. Prof. Kaminer'in araştırması.Grafen aynı zamanda bir vdW malzemesi örneğidir, ancak yeni çalışma şimdi diğer gelişmiş vdW malzemelerinin X-ışınları üretme amacıyla daha kullanışlı olduğunu bulmuştur.Technion araştırmacıları, farklı vdW malzemeleri ürettiler ve kontrollü ve doğru bir şekilde X-ışını emisyonuna yol açan belirli açılarda elektron ışınları gönderdiler.Ayrıca araştırmacılar, vdW malzeme ailelerini tasarlama esnekliğini kullanarak, radyasyon spektrumunun benzeri görülmemiş bir çözünürlükte hassas bir şekilde ayarlanabildiğini gösterdiler.

Araştırma grubunun yeni makalesi, kontrollü ve doğru radyasyon üreten kompakt bir sistem olarak iki boyutlu malzemelerin yenilikçi bir uygulaması için bir kavram kanıtı sağlayan deneysel sonuçları ve yeni teoriyi içeriyor.

"Bunu açıklamak için geliştirdiğimiz deney ve teori, ışık-madde etkileşimlerinin incelenmesine önemli bir katkı sağlıyor ve X-ışını görüntülemede (örneğin tıbbi X-ışını), X-ışını spektroskopisinde kullanılan çeşitli uygulamaların önünü açıyor. X-ışını rejimindeki malzemeleri ve gelecekteki kuantum ışık kaynaklarını karakterize etmek, ”dedi Prof. Kaminer.