Allyriad pelydr-X gan electronau rhydd yn effeithio ar ddeunydd van der Waals.Credyd: Technion - Sefydliad Technoleg Israel
Mae ymchwilwyr Technion wedi datblygu ffynonellau ymbelydredd cywir y disgwylir iddynt arwain at ddatblygiadau arloesol mewn delweddu meddygol a meysydd eraill.Maent wedi datblygu ffynonellau ymbelydredd manwl gywir a allai ddisodli'r cyfleusterau drud a thrwsgl a ddefnyddir ar hyn o bryd ar gyfer tasgau o'r fath.Mae'r cyfarpar a awgrymir yn cynhyrchu ymbelydredd rheoledig gyda sbectrwm cul y gellir ei diwnio â chydraniad uchel, gyda buddsoddiad ynni cymharol isel.Mae'r canfyddiadau'n debygol o arwain at ddatblygiadau arloesol mewn amrywiaeth o feysydd, gan gynnwys dadansoddi cemegau a deunyddiau biolegol, delweddu meddygol, offer pelydr-X ar gyfer sgrinio diogelwch, a defnyddiau eraill o ffynonellau pelydr-X cywir.

Wedi'i chyhoeddi yn y cyfnodolyn Nature Photonics, arweiniwyd yr astudiaeth gan yr Athro Ido Kaminer a myfyriwr ei feistr Michael Shentcis fel rhan o gydweithrediad â nifer o sefydliadau ymchwil yn y Technion: Cyfadran Peirianneg Drydanol Andrew ac Erna Viterbi, Sefydliad y Wladwriaeth Solid, y Sefydliad Nanotechnoleg Russell Berrie (RBNI), a Chanolfan Helen Diller ar gyfer Gwyddoniaeth Cwantwm, Mater a Pheirianneg.

Mae papur yr ymchwilwyr yn dangos arsylwad arbrofol sy'n darparu'r prawf-cysyniad cyntaf ar gyfer modelau damcaniaethol a ddatblygwyd dros y degawd diwethaf mewn cyfres o erthyglau cyfansoddol.Ymddangosodd yr erthygl gyntaf ar y pwnc hefyd yn Nature Photonics.Wedi'i ysgrifennu gan yr Athro Kaminer yn ystod ei ôl-ddoethuriaeth yn MIT, dan oruchwyliaeth yr Athro Marin Soljacic a'r Athro John Joannopoulos, roedd y papur hwnnw'n cyflwyno'n ddamcaniaethol sut y gall deunyddiau dau ddimensiwn greu pelydrau-X.Yn ôl yr Athro Kaminer, “roedd yr erthygl honno'n nodi dechrau taith tuag at ffynonellau ymbelydredd yn seiliedig ar ffiseg unigryw deunyddiau dau ddimensiwn a'u cyfuniadau amrywiol - heterostrwythurau.Rydym wedi adeiladu ar y datblygiad damcaniaethol o'r erthygl honno i ddatblygu cyfres o erthyglau dilynol, ac yn awr, rydym yn gyffrous i gyhoeddi'r arsylwad arbrofol cyntaf ar greu ymbelydredd pelydr-X o ddeunyddiau o'r fath, tra'n rheoli'r paramedrau ymbelydredd yn union. .”

Mae deunyddiau dau-ddimensiwn yn strwythurau artiffisial unigryw a gymerodd y gymuned wyddonol gan storm o gwmpas y flwyddyn 2004 gyda datblygiad graphene gan ffisegwyr Andre Geim a Konstantin Novoselov, a enillodd yn ddiweddarach y Wobr Nobel mewn Ffiseg yn 2010. Graphene yn strwythur artiffisial o a trwch atomig sengl wedi'i wneud o atomau carbon.Crëwyd y strwythurau graphene cyntaf gan y ddau enillydd Nobel trwy blicio haenau tenau o graffit, “deunydd ysgrifennu” y pensil, gan ddefnyddio tâp dwythell.Darganfu'r ddau wyddonydd ac ymchwilwyr dilynol fod gan graphene briodweddau unigryw a syndod sy'n wahanol i briodweddau graffit: cryfder aruthrol, tryloywder bron yn gyflawn, dargludedd trydanol, a gallu trosglwyddo golau sy'n caniatáu allyriadau ymbelydredd - agwedd sy'n gysylltiedig â'r erthygl bresennol.Mae'r nodweddion unigryw hyn yn gwneud graphene a deunyddiau dau-ddimensiwn eraill yn addawol ar gyfer cenedlaethau'r dyfodol o synwyryddion cemegol a biolegol, celloedd solar, lled-ddargludyddion, monitorau, a mwy.

Llawryfog Nobel arall y dylid ei grybwyll cyn dychwelyd i'r astudiaeth bresennol yw Johannes Diderik van der Waals, a enillodd y Wobr Nobel mewn Ffiseg union gan mlynedd yn gynharach, ym 1910. Y deunyddiau a enwir bellach ar ei ôl - deunyddiau vdW - yw ffocws ymchwil yr Athro Kaminer.Mae Graphene hefyd yn enghraifft o ddeunydd vdW, ond mae'r astudiaeth newydd bellach yn canfod bod deunyddiau vdW uwch eraill yn fwy defnyddiol at ddibenion cynhyrchu pelydrau-X.Mae ymchwilwyr Technion wedi cynhyrchu gwahanol ddeunyddiau vdW ac wedi anfon trawstiau electron drwyddynt ar onglau penodol a arweiniodd at allyriadau pelydr-X mewn modd rheoledig a chywir.Ar ben hynny, dangosodd yr ymchwilwyr gyweiredd manwl gywir y sbectrwm ymbelydredd ar gydraniad digynsail, gan ddefnyddio'r hyblygrwydd wrth ddylunio teuluoedd o ddeunyddiau vdW.

Mae'r erthygl newydd gan y grŵp ymchwil yn cynnwys canlyniadau arbrofol a theori newydd sydd gyda'i gilydd yn darparu prawf cysyniad ar gyfer cymhwysiad arloesol o ddeunyddiau dau ddimensiwn fel system gryno sy'n cynhyrchu ymbelydredd rheoledig a chywir.

“Mae’r arbrawf a’r theori a ddatblygwyd gennym i’w egluro yn gwneud cyfraniad sylweddol at yr astudiaeth o ryngweithiadau golau-mater ac yn paratoi’r ffordd ar gyfer cymwysiadau amrywiol mewn delweddu pelydr-X (pelydr-X meddygol, er enghraifft), sbectrosgopeg pelydr-X a ddefnyddir. i nodweddu deunyddiau, a ffynonellau golau cwantwm yn y dyfodol yn y gyfundrefn pelydr-X,” meddai'r Athro Kaminer.