Utoaji wa X-ray na elektroni zisizolipishwa zinazoingia kwenye nyenzo ya van der Waals.Credit: Technion - Taasisi ya Teknolojia ya Israeli
Watafiti wa teknolojia wameunda vyanzo sahihi vya mionzi ambavyo vinatarajiwa kusababisha mafanikio katika taswira ya matibabu na maeneo mengine.Wameunda vyanzo sahihi vya mionzi ambavyo vinaweza kuchukua nafasi ya vifaa vya gharama kubwa na ngumu vinavyotumika sasa kwa kazi kama hizo.Kifaa kilichopendekezwa hutoa mionzi inayodhibitiwa na wigo finyu ambao unaweza kupangwa kwa ubora wa juu, kwa uwekezaji wa chini wa nishati.Matokeo hayo huenda yakasababisha mafanikio katika nyanja mbalimbali, ikiwa ni pamoja na uchanganuzi wa kemikali na nyenzo za kibaolojia, picha za matibabu, vifaa vya X-ray kwa uchunguzi wa usalama, na matumizi mengine ya vyanzo sahihi vya X-ray.

Iliyochapishwa katika jarida la Nature Photonics, utafiti huo uliongozwa na Profesa Ido Kaminer na mwanafunzi wa bwana wake Michael Shentcis kama sehemu ya ushirikiano na taasisi kadhaa za utafiti katika Technion: Kitivo cha Andrew na Erna Viterbi cha Uhandisi wa Umeme, Taasisi ya Jimbo la Solid, the Taasisi ya Russell Berrie Nanotechnology (RBNI), na Kituo cha Helen Diller cha Sayansi ya Kiasi, Mambo na Uhandisi.

Karatasi ya watafiti inaonyesha uchunguzi wa majaribio ambao hutoa uthibitisho wa kwanza wa dhana kwa miundo ya kinadharia iliyotengenezwa katika muongo mmoja uliopita katika mfululizo wa makala za msingi.Nakala ya kwanza juu ya mada hiyo pia ilionekana katika Picha za Asili.Imeandikwa na Prof. Kaminer wakati wa postdoc yake huko MIT, chini ya usimamizi wa Prof. Marin Soljacic na Prof. John Joannopoulos, karatasi hiyo iliwasilisha kinadharia jinsi nyenzo za pande mbili zinaweza kuunda X-rays.Kulingana na Prof. Kaminer, “kifungu hicho kiliashiria mwanzo wa safari kuelekea vyanzo vya mionzi kwa msingi wa fizikia ya kipekee ya nyenzo zenye pande mbili na michanganyiko yayo mbalimbali—heterostructures.Tumejenga juu ya mafanikio ya kinadharia kutoka kwa makala hiyo ili kuendeleza mfululizo wa makala za ufuatiliaji, na sasa, tunafurahi kutangaza uchunguzi wa kwanza wa majaribio juu ya kuundwa kwa mionzi ya X-ray kutoka kwa nyenzo hizo, huku tukidhibiti kwa usahihi vigezo vya mionzi. .”

Nyenzo zenye sura mbili ni miundo ya kipekee ya bandia ambayo ilichukua jamii ya kisayansi kwa dhoruba karibu mwaka wa 2004 na maendeleo ya graphene na wanafizikia Andre Geim na Konstantin Novoselov, ambaye baadaye alishinda Tuzo ya Nobel ya Fizikia mwaka wa 2010. Graphene ni muundo wa bandia wa a. unene mmoja wa atomiki uliotengenezwa kutoka kwa atomi za kaboni.Miundo ya kwanza ya graphene iliundwa na washindi wawili wa Nobel kwa kumenya tabaka nyembamba za grafiti, "nyenzo za kuandikia" za penseli, kwa kutumia mkanda.Wanasayansi hao wawili na watafiti waliofuata waligundua kuwa graphene ina mali ya kipekee na ya kushangaza ambayo ni tofauti na mali ya grafiti: nguvu kubwa, uwazi karibu kabisa, upitishaji wa umeme, na uwezo wa kupitisha mwanga ambao unaruhusu utoaji wa mionzi - kipengele kinachohusiana na nakala hii.Vipengele hivi vya kipekee hufanya graphene na nyenzo zingine za pande mbili kuwa na matumaini kwa vizazi vijavyo vya vitambuzi vya kemikali na kibaolojia, seli za jua, semiconductors, vichunguzi na zaidi.

Mshindi mwingine wa Tuzo ya Nobel ambaye anafaa kutajwa kabla ya kurejea kwenye utafiti huu ni Johannes Diderik van der Waals, ambaye alishinda Tuzo ya Nobel ya Fizikia miaka mia moja kabla ya hapo, mwaka wa 1910. Nyenzo ambazo sasa zimepewa jina lake—vifaa vya vdW—ndio lengo kuu la Utafiti wa Prof. Kaminer.Graphene pia ni mfano wa nyenzo ya vdW, lakini utafiti mpya sasa umegundua kuwa nyenzo zingine za hali ya juu za vdW ni muhimu zaidi kwa madhumuni ya kutengeneza X-rays.Watafiti wa Technion wametoa nyenzo tofauti za vdW na kutuma miale ya elektroni kupitia kwayo kwa pembe maalum ambayo ilisababisha utoaji wa X-ray kwa njia iliyodhibitiwa na sahihi.Kwa kuongezea, watafiti walionyesha ujanibishaji sahihi wa wigo wa mionzi kwa azimio ambalo halijawahi kufanywa, wakitumia kubadilika katika kubuni familia za vifaa vya vdW.

Makala mapya ya kikundi cha utafiti yana matokeo ya majaribio na nadharia mpya ambayo kwa pamoja hutoa uthibitisho wa dhana ya utumizi wa ubunifu wa nyenzo za pande mbili kama mfumo wa kompakt ambao hutoa mionzi iliyodhibitiwa na sahihi.

"Jaribio na nadharia tuliyotengeneza kuielezea inatoa mchango mkubwa katika utafiti wa mwingiliano wa jambo nyepesi na kuweka njia ya matumizi anuwai katika picha ya X-ray (X-ray ya matibabu, kwa mfano), uchunguzi wa X-ray hutumiwa. kubainisha nyenzo, na vyanzo vya mwanga vya quantum siku zijazo katika mfumo wa X-ray,” alisema Prof. Kaminer.