p Desde sua descoberta em 1895, Os raios X levaram a avanços significativos na ciência, medicina e indústria. Da sondagem de galáxias distantes à triagem na segurança do aeroporto e facilitação do diagnóstico médico, eles nos permitiram olhar além da superfície e ver o que está por baixo. p Agora, uma colaboração entre o A * STAR Instituto de Tecnologia de Fabricação de Cingapura (SIMTech) e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) nos EUA propôs um versátil, fonte direcional de raios-X que poderia caber em uma bancada de laboratório e é baseada no intrigante material bidimensional grafeno.

p Os raios X são ondas eletromagnéticas de alta frequência que podem ser geradas usando tecnologia de tubo de raios X ou de fontes enormes como síncrotrons e lasers de elétrons livres de quilômetros de extensão.

p Mas fontes de tubos de raios X, popularmente usado em diagnósticos médicos, emitem radiação em todas as direções, desperdiçando uma quantidade significativa dos raios-X gerados. Eles também não são 'ajustáveis', o que significa que uma fonte de raios X diferente deve ser instalada em um dispositivo de diagnóstico para cada comprimento de onda desejado.

p Lasers de elétrons livres de quilômetro de comprimento, por outro lado, pode produzir intenso, raios X sintonizáveis, acelerando os elétrons livres para energias extremamente altas e, em seguida, fazendo-os 'balançar' usando ímãs. Mas essas enormes fontes de raios-X só existem em alguns lugares do mundo e estão alojadas em grandes, instalações caras.

p Uma fonte de raios X que seja pequena e poderosa tem sido muito procurada há algum tempo.

p Para este fim, a equipe de pesquisadores do SIMTech-MIT empregou grafeno, uma folha de átomos de carbono com uma espessura de um átomo, que, entre outras coisas, pode suportar plasmons:coleções de oscilações eletrônicas que podem ser usadas para confinar e manipular a luz em escalas de cerca de dez nanômetros.

p A equipe desenvolveu primeiro uma ferramenta de simulação robusta que modela a física exata dos elétrons interagindo com um campo de plasmon sustentado em uma folha de grafeno depositada em um pedaço de 'dielétrico', ou isolante, material. Ao realizar simulações numéricas, a equipe mostrou que esta configuração induz um movimento 'balançante' nos elétrons disparados através dos plasmons de grafeno, fazendo com que os elétrons produzam radiação de raios-X de alta frequência. As simulações concordaram com a teoria analítica desenvolvida pela equipe para explicar como elétrons e plasmons interagem para produzir raios-X.

p Uma característica marcante de tal fonte será sua "pontualidade", o que aumentará a eficiência e, portanto, reduzirá os custos, garantindo que toda a radiação gerada vá para onde deve. Isso tornará a fonte promissora para tratamentos médicos, pois pode ser usada para atingir tumores com mais precisão e, portanto, minimizar os danos aos órgãos e células circundantes.

p Talvez o mais atraente seja a versatilidade da fonte. A frequência de radiação de saída pode ser ajustada em tempo real de raios infravermelhos mais longos para raios-X mais curtos, modificando vários elementos da fonte, como a velocidade dos elétrons, a frequência dos plasmons de grafeno e a condutividade do grafeno.

p Tão flexível, fonte compacta é promissora como uma alternativa econômica para os feixes de alta intensidade usados ​​para pesquisas científicas e biomédicas fundamentais. "Embora haja um longo caminho a percorrer para a realização real, esta é uma direção de pesquisa muito interessante, "diz Liang Jie Wong da SIMTech." O desenvolvimento de uma fonte de raios X intensa que possa caber em uma mesa ou ser segurada na mão poderia potencialmente revolucionar muitas áreas da ciência e tecnologia. "

p A próxima equipe planeja verificar experimentalmente seu conceito com testes de prova de princípio.