Os pesquisadores do Technion desenvolveram fontes de radiação precisas que devem levar a avanços em imagens médicas e outras áreas. Eles desenvolveram fontes de radiação precisas que podem substituir as instalações caras e pesadas atualmente usadas para tais tarefas. O aparelho sugerido produz radiação controlada com um espectro estreito que pode ser sintonizado em alta resolução, com um investimento de energia relativamente baixo. As descobertas provavelmente levarão a descobertas em uma variedade de campos, incluindo a análise de produtos químicos e materiais biológicos, imagens médicas, Equipamento de raio-X para triagem de segurança, e outros usos de fontes de raios-X precisas.

Publicado no jornal Nature Photonics , o estudo foi conduzido pelo professor Ido Kaminer e seu aluno de mestrado Michael Shentcis como parte de uma colaboração com vários institutos de pesquisa no Technion:a Faculdade de Engenharia Elétrica Andrew e Erna Viterbi, o Instituto do Estado Sólido, o Russell Berrie Nanotechnology Institute (RBNI), e o Helen Diller Center for Quantum Science, Matéria e Engenharia.

O artigo dos pesquisadores mostra uma observação experimental que fornece a primeira prova de conceito para modelos teóricos desenvolvidos na última década em uma série de artigos constitutivos. O primeiro artigo sobre o assunto também apareceu em Nature Photonics . Escrito pelo Prof. Kaminer durante seu pós-doutorado no MIT, sob a supervisão do Prof. Marin Soljacic e do Prof. John Joannopoulos, esse artigo apresentou teoricamente como os materiais bidimensionais podem criar raios-X. De acordo com o Prof. Kaminer, "aquele artigo marcou o início de uma jornada em direção às fontes de radiação com base na física única de materiais bidimensionais e suas várias combinações - heteroestruturas. Construímos na descoberta teórica desse artigo para desenvolver uma série de artigos de acompanhamento, e agora, temos o prazer de anunciar a primeira observação experimental sobre a criação de radiação de raios-X a partir de tais materiais, enquanto controla precisamente os parâmetros de radiação. "

Os materiais bidimensionais são estruturas artificiais únicas que tomaram de assalto a comunidade científica por volta do ano de 2004 com o desenvolvimento do grafeno pelos físicos Andre Geim e Konstantin Novoselov, que mais tarde ganhou o Prêmio Nobel de Física em 2010. O grafeno é uma estrutura artificial de uma única espessura atômica feita de átomos de carbono. As primeiras estruturas de grafeno foram criadas pelos dois ganhadores do Prêmio Nobel, removendo finas camadas de grafite, o "material de escrita" do lápis, usando fita adesiva. Os dois cientistas e pesquisadores subsequentes descobriram que o grafeno tem propriedades únicas e surpreendentes que são diferentes das propriedades da grafite:força imensa, transparência quase completa, condutividade elétrica, e capacidade de transmissão de luz que permite a emissão de radiação - um aspecto relacionado ao presente artigo. Esses recursos exclusivos tornam o grafeno e outros materiais bidimensionais promissores para as futuras gerações de sensores químicos e biológicos, células solares, semicondutores, monitores, e mais.

Outro ganhador do Prêmio Nobel que deve ser mencionado antes de retornar ao presente estudo é Johannes Diderik van der Waals, que ganhou o Prêmio Nobel de Física exatamente cem anos antes, em 1910. Os materiais agora nomeados em sua homenagem - materiais vdW - são o foco da pesquisa do Prof. Kaminer. O grafeno também é um exemplo de um material vdW, mas o novo estudo agora descobre que outros materiais vdW avançados são mais úteis para o propósito de produzir raios-X. Os pesquisadores do Technion produziram diferentes materiais vdW e enviaram feixes de elétrons através deles em ângulos específicos que levaram à emissão de raios-X de maneira controlada e precisa. Além disso, os pesquisadores demonstraram sintonia precisa do espectro de radiação em resolução sem precedentes, utilizando a flexibilidade no projeto de famílias de materiais vdW.

O novo artigo do grupo de pesquisa contém resultados experimentais e uma nova teoria que, juntos, fornecem uma prova de conceito para uma aplicação inovadora de materiais bidimensionais como um sistema compacto que produz radiação controlada e precisa.

"O experimento e a teoria que desenvolvemos para explicá-lo dão uma contribuição significativa para o estudo das interações luz-matéria e abrem o caminho para diversas aplicações em imagens de raios-X (raios-X médicos, por exemplo), Espectroscopia de raios-X usada para caracterizar materiais, e futuras fontes de luz quântica no regime de raios-X, "disse o Prof. Kaminer.