Ang paglabas ng X-ray ng mga libreng electron na tumatama sa isang materyal na van der Waals.Pinasasalamatan: Technion – Israel Institute of Technology
Ang mga mananaliksik ng technion ay nakabuo ng tumpak na mga pinagmumulan ng radiation na inaasahang hahantong sa mga tagumpay sa medikal na imaging at iba pang mga lugar.Nakabuo sila ng mga tiyak na pinagmumulan ng radiation na maaaring palitan ang mga mahal at masalimuot na pasilidad na kasalukuyang ginagamit para sa mga naturang gawain.Ang iminungkahing apparatus ay gumagawa ng kinokontrol na radiation na may makitid na spectrum na maaaring ibagay sa mataas na resolution, sa medyo mababang pamumuhunan sa enerhiya.Ang mga natuklasan ay malamang na humantong sa mga pambihirang tagumpay sa iba't ibang larangan, kabilang ang pagsusuri ng mga kemikal at biological na materyales, medikal na imaging, X-ray na kagamitan para sa pag-screen ng seguridad, at iba pang paggamit ng tumpak na mga mapagkukunan ng X-ray.

Na-publish sa journal Nature Photonics, ang pag-aaral ay pinangunahan ni Propesor Ido Kaminer at ng kanyang master's student na si Michael Shentcis bilang bahagi ng pakikipagtulungan sa ilang mga research institute sa Technion: the Andrew and Erna Viterbi Faculty of Electrical Engineering, ang Solid State Institute, ang Russell Berrie Nanotechnology Institute (RBNI), at ang Helen Diller Center para sa Quantum Science, Matter and Engineering.

Ang papel ng mga mananaliksik ay nagpapakita ng isang eksperimentong obserbasyon na nagbibigay ng unang patunay-ng-konsepto para sa mga modelong teoretikal na binuo sa nakalipas na dekada sa isang serye ng mga artikulong bumubuo.Ang unang artikulo sa paksa ay lumabas din sa Nature Photonics.Isinulat ni Prof. Kaminer sa panahon ng kanyang postdoc sa MIT, sa ilalim ng pangangasiwa nina Prof. Marin Soljacic at Prof. John Joannopoulos, ang papel na iyon ay ipinakita sa teorya kung paano maaaring lumikha ng mga X-ray ang dalawang-dimensional na materyales.Ayon kay Prof. Kaminer, “ang artikulong iyon ay minarkahan ang simula ng isang paglalakbay patungo sa mga pinagmumulan ng radiation batay sa natatanging pisika ng dalawang-dimensional na materyales at ang iba't ibang kumbinasyon ng mga ito—heterostructure.Binuo namin ang teoretikal na tagumpay mula sa artikulong iyon upang bumuo ng isang serye ng mga follow-up na artikulo, at ngayon, nasasabik kaming ipahayag ang unang eksperimentong obserbasyon sa paglikha ng X-ray radiation mula sa naturang mga materyales, habang tumpak na kinokontrol ang mga parameter ng radiation .”

Ang dalawang-dimensional na materyales ay mga natatanging artipisyal na istruktura na nagpabagyo sa komunidad ng siyensya noong taong 2004 sa pagbuo ng graphene ng mga pisiko na sina Andre Geim at Konstantin Novoselov, na kalaunan ay nanalo ng Nobel Prize sa Physics noong 2010. Ang Graphene ay isang artipisyal na istruktura ng isang solong atomic na kapal na ginawa mula sa mga carbon atom.Ang mga unang istruktura ng graphene ay nilikha ng dalawang nagwagi ng Nobel sa pamamagitan ng pagbabalat ng mga manipis na layer ng grapayt, ang "materyal sa pagsulat" ng lapis, gamit ang duct tape.Natuklasan ng dalawang siyentipiko at kasunod na mga mananaliksik na ang graphene ay may natatangi at nakakagulat na mga katangian na naiiba sa mga katangian ng graphite: napakalakas, halos kumpletong transparency, electrical conductivity, at light-transmitting na kakayahan na nagpapahintulot sa radiation emission—isang aspeto na nauugnay sa kasalukuyang artikulo.Dahil sa mga natatanging feature na ito, ang graphene at iba pang two-dimensional na materyales ay nangangako para sa mga susunod na henerasyon ng mga chemical at biological sensor, solar cell, semiconductors, monitor, at higit pa.

Ang isa pang nagwagi ng Nobel na dapat banggitin bago bumalik sa kasalukuyang pag-aaral ay si Johannes Diderik van der Waals, na nanalo ng Nobel Prize sa Physics eksaktong isang daang taon na ang nakalilipas, noong 1910. Ang mga materyales na ipinangalan sa kanya ngayon—mga vdW na materyales—ay ang pokus ng Ang pananaliksik ni Prof. Kaminer.Ang Graphene ay isa ring halimbawa ng isang vdW na materyal, ngunit natuklasan na ngayon ng bagong pag-aaral na ang iba pang advanced na vdW na materyales ay mas kapaki-pakinabang para sa layunin ng paggawa ng mga X-ray.Ang mga mananaliksik ng Technion ay gumawa ng iba't ibang vdW na materyales at nagpadala ng mga electron beam sa pamamagitan ng mga ito sa mga partikular na anggulo na humantong sa paglabas ng X-ray sa isang kontrolado at tumpak na paraan.Higit pa rito, ipinakita ng mga mananaliksik ang tumpak na tunability ng radiation spectrum sa hindi pa nagagawang resolusyon, na ginagamit ang flexibility sa pagdidisenyo ng mga pamilya ng mga vdW na materyales.

Ang bagong artikulo ng pangkat ng pananaliksik ay naglalaman ng mga eksperimentong resulta at bagong teorya na magkakasamang nagbibigay ng patunay-ng-konsepto para sa isang makabagong aplikasyon ng dalawang-dimensional na materyales bilang isang compact system na gumagawa ng kontrolado at tumpak na radiation.

"Ang eksperimento at ang teorya na binuo namin upang ipaliwanag ito ay gumawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa pag-aaral ng mga pakikipag-ugnayan ng light-matter at nagbibigay daan para sa iba't ibang mga aplikasyon sa X-ray imaging (medikal na X-ray, halimbawa), X-ray spectroscopy na ginamit. upang makilala ang mga materyales, at hinaharap na quantum light sources sa X-ray regime,” sabi ni Prof. Kaminer.