การแผ่รังสีเอกซ์โดยอิเล็กตรอนอิสระกระทบวัสดุแวนเดอร์วาลส์เครดิต: Technion – Israel Institute of Technology
นักวิจัยของ Technion ได้พัฒนาแหล่งกำเนิดรังสีที่แม่นยำซึ่งคาดว่าจะนำไปสู่ความก้าวหน้าในการถ่ายภาพทางการแพทย์และด้านอื่นๆพวกเขาได้พัฒนาแหล่งกำเนิดรังสีที่แม่นยำซึ่งอาจแทนที่สิ่งอำนวยความสะดวกที่มีราคาแพงและยุ่งยากซึ่งใช้อยู่ในปัจจุบันสำหรับงานดังกล่าวเครื่องมือที่แนะนำนี้สร้างการแผ่รังสีที่มีการควบคุมด้วยสเปกตรัมแคบที่สามารถปรับได้ด้วยความละเอียดสูงโดยลงทุนด้านพลังงานค่อนข้างต่ำการค้นพบนี้มีแนวโน้มที่จะนำไปสู่ความก้าวหน้าในหลากหลายสาขา รวมถึงการวิเคราะห์สารเคมีและวัสดุทางชีวภาพ การถ่ายภาพทางการแพทย์ อุปกรณ์เอ็กซ์เรย์สำหรับการคัดกรองความปลอดภัย และการใช้แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่แม่นยำอื่นๆ

ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Photonics การศึกษานี้นำโดยศาสตราจารย์ Ido Kaminer และนักศึกษาปริญญาโท Michael Shentcis ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือกับสถาบันวิจัยหลายแห่งที่ Technion: คณะวิศวกรรมไฟฟ้า Andrew and Erna Viterbi, Solid State Institute, the สถาบันนาโนเทคโนโลยี Russell Berrie (RBNI) และศูนย์ Helen Diller สำหรับวิทยาศาสตร์ควอนตัม สสาร และวิศวกรรม

บทความของนักวิจัยแสดงการสังเกตเชิงทดลองที่พิสูจน์แนวคิดแรกสำหรับแบบจำลองทางทฤษฎีที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาในชุดบทความที่เป็นส่วนประกอบบทความแรกเกี่ยวกับเรื่องนี้ยังปรากฏใน Nature Photonicsเขียนโดย Prof. Kaminer ในช่วงหลังปริญญาเอกที่ MIT ภายใต้การดูแลของ Prof. Marin Soljacic และ Prof. John Joannopoulos บทความดังกล่าวนำเสนอในทางทฤษฎีว่าวัสดุสองมิติสามารถสร้างรังสีเอกซ์ได้อย่างไรศาสตราจารย์ Kaminer กล่าวว่า "บทความดังกล่าวเป็นจุดเริ่มต้นของการเดินทางสู่แหล่งกำเนิดรังสีโดยอาศัยฟิสิกส์เฉพาะของวัสดุสองมิติและการผสมผสานต่างๆ ของพวกมัน ซึ่งก็คือโครงสร้างแบบเฮเทอโรเราได้สร้างความก้าวหน้าทางทฤษฎีจากบทความนั้นเพื่อพัฒนาบทความต่อเนื่อง และตอนนี้ เรารู้สึกตื่นเต้นที่จะประกาศการสังเกตการณ์เชิงทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการสร้างรังสีเอกซ์จากวัสดุดังกล่าว ในขณะที่ควบคุมพารามิเตอร์การแผ่รังสีได้อย่างแม่นยำ ”

วัสดุสองมิติเป็นโครงสร้างประดิษฐ์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ซึ่งสร้างกระแสให้กับชุมชนวิทยาศาสตร์อย่างมากในช่วงปี พ.ศ. 2547 ด้วยการพัฒนากราฟีนโดยนักฟิสิกส์ Andre Geim และ Konstantin Novoselov ซึ่งภายหลังได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี พ.ศ. 2553 กราฟีนเป็นโครงสร้างเทียมของ ความหนาของอะตอมเดี่ยวที่ทำจากอะตอมของคาร์บอนโครงสร้างกราฟีนชิ้นแรกถูกสร้างขึ้นโดยผู้ได้รับรางวัลโนเบลสองคนโดยการลอกชั้นบางๆ ของกราไฟต์ซึ่งเป็น "วัสดุการเขียน" ของดินสอออกโดยใช้เทปพันสายไฟนักวิทยาศาสตร์สองคนและนักวิจัยที่ตามมาค้นพบว่ากราฟีนมีคุณสมบัติพิเศษและน่าประหลาดใจที่แตกต่างจากคุณสมบัติของกราไฟต์: ความแข็งแรงสูง ความโปร่งใสเกือบสมบูรณ์ การนำไฟฟ้า และความสามารถในการส่งผ่านแสงที่ปล่อยรังสี ซึ่งเป็นลักษณะที่เกี่ยวข้องกับบทความปัจจุบันคุณลักษณะเฉพาะเหล่านี้ทำให้กราฟีนและวัสดุสองมิติอื่นๆ มีแนวโน้มสำหรับรุ่นอนาคตของเซ็นเซอร์เคมีและชีวภาพ เซลล์แสงอาทิตย์ เซมิคอนดักเตอร์ จอภาพ และอื่นๆ

ผู้ได้รับรางวัลโนเบลอีกคนที่ควรกล่าวถึงก่อนกลับมาที่การศึกษาครั้งนี้คือ Johannes Diderik van der Waals ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์เมื่อหนึ่งร้อยปีก่อนในปี 1910 วัสดุที่ได้รับการตั้งชื่อตามเขาในปัจจุบันคือวัสดุ vdW เป็นจุดสนใจของ งานวิจัยของ Prof. Kaminerกราฟีนยังเป็นตัวอย่างของวัสดุ vdW แต่การศึกษาใหม่พบว่าวัสดุ vdW ขั้นสูงอื่นๆ มีประโยชน์มากกว่าสำหรับวัตถุประสงค์ในการผลิตรังสีเอกซ์นักวิจัยของ Technion ได้ผลิตวัสดุ vdW ต่างๆ และส่งลำแสงอิเล็กตรอนผ่านวัสดุเหล่านั้นในมุมที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งนำไปสู่การปล่อยรังสีเอกซ์ในลักษณะที่ควบคุมและแม่นยำนอกจากนี้ นักวิจัยยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับแต่งสเปกตรัมรังสีได้อย่างแม่นยำด้วยความละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน โดยใช้ความยืดหยุ่นในการออกแบบตระกูลของวัสดุ vdW

บทความใหม่โดยกลุ่มวิจัยมีผลการทดลองและทฤษฎีใหม่ที่ร่วมกันพิสูจน์แนวคิดสำหรับการประยุกต์ใช้นวัตกรรมของวัสดุสองมิติเป็นระบบขนาดกะทัดรัดที่ผลิตรังสีที่มีการควบคุมและแม่นยำ

“การทดลองและทฤษฎีที่เราพัฒนาขึ้นเพื่ออธิบายนั้นมีส่วนสำคัญในการศึกษาปฏิสัมพันธ์ของสสารและปูทางสำหรับการใช้งานที่หลากหลายในการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ (เช่น รังสีเอกซ์ทางการแพทย์) ที่ใช้รังสีเอกซ์สเปกโทรสโกปี เพื่อระบุลักษณะของวัสดุและแหล่งกำเนิดแสงควอนตัมในอนาคตในระบบ X-ray” ศาสตราจารย์ Kaminer กล่าว