创造了世界纪录打破薄的x射线探测器

激子科学和舰队研究人员利用锡mono-sulfide (SnS) nanosheets创造有史以来最薄的x射线探测器,可能使细胞生物学的实时成像。

x射线探测器工具允许能量通过辐射被认可的视觉或电子,如医学成像或盖革计数器。

SnS已经显示了巨大的希望材料用于光电,场效应晶体管和催化作用。

现在,基于两个电弧中心的成员莫纳什大学和皇家墨尔本理工大学,表明,SnS nanosheets也非常适合使用为软x射线探测器。

他们的研究发表在《华尔街日报》先进功能材料表明,SnS nanosheets具有光子吸收系数高,允许他们被用于制造超薄软x射线检测器具有灵敏度高、快速响应时间。

这些材料被发现比另一个新兴的候选人更敏感(金属卤化物钙钛矿),拥有比建立探测器和更快的响应时间可协调的整个软x射线敏感的地区。

SnS x射线探测器由团队小于10纳米厚。实事求是地看,一张纸大约是100000纳米厚,和你的指甲生长每秒钟大约一纳米。以前,最薄的x射线探测器创建20至50纳米。

大量工作有待探索的全部潜力SnS x射线探测器,但是Jacek Jasieniak教授论文的资深作者,相信这是可能的这一天可能导致细胞过程的实时成像。

“SnS nanosheets反应很快,在毫秒内,”他说。

“你可以扫描,得到一个形象几乎瞬间。感应时间决定了时间分辨率。原则上,考虑到高敏感性和高时间分辨率,你能看到的东西。

“你可以使用这个看清细胞的相互作用。你不只是生产一个静态图像,可以看到蛋白质和细胞进化和移动使用x射线。”

为什么如此重要的敏感和响应探测器?x射线可以大致分为两种类型:“硬实力”所使用的x射线是医院扫描人体骨折和其他疾病。

还有不为人知的但同样重要的是“软”的x射线,具有较低的光子能量,可以用来研究湿蛋白质和活细胞,细胞生物学的一个重要组成部分。

这些测量在“水窗”,一个区域的电磁波谱水是透明的软x射线。

软x射线检测可以使用同步进行,这样的粒子加速器在瑞士的大型强子对撞机,但这种类型的非常昂贵的基础设施很难保证。

最新进展non-synchrotron软x射线激光源可以使低成本、便携式检测系统设计,提供一个替代同步加速器为世界各地的研究人员所接受。

但这个方法起作用,我们需要高度敏感的软x射线探测器材料低能量的x射线,提供良好的空间分辨率和成本效益。

一些现有的软x射线探测器使用一种间接机制,电离辐射转换成可见光子。这种方法允许多个能量范围和帧速率进行了研究,但是很难准备和提供有限的决议。

直接检测方法更容易准备和提供更好的决议,因为探测器材料比间接方法可以更薄。

好的候选材料需要高的x射线吸收系数,计算使用原子吸收,原子序数的x射线入射能量密度和一个原子的相对原子质量。

高相对原子质量和低能量的x射线吸收,和软x射线更强烈吸收薄材料相比硬x射线。

电影和铁磁纳米晶体片也有某些类型的软x射线探测器的前景,但他们不具备处理水地区。

这就是SnS nanosheets进来。

主要作者之一,纳西尔博士马哈茂德皇家墨尔本理工大学的说SnS nanosheets的灵敏度和效率很大程度上取决于他们的厚度和横向维度,这是不可能的控制通过传统的制备方法。

使用液态金属剥离方法允许研究人员产生高质量、大区域表与厚度控制,可以有效地检测水地区的软x射线光子。他们的敏感性,可以进一步增强叠加超薄层的过程。

他们代表主要改善灵敏度和响应时间相对于现有直接软x射线探测器。

研究人员希望他们的研究结果将为下一代的发展开辟新的途径,高度敏感的x射线探测器基于超薄材料。

第一作者巴巴博士Shabbir(以前舰队研究员)说:“从长远来看,将这一点,我们需要测试一个高像素的设备。在这个阶段我们没有成像系统。但是这为我们提供了一个平台和一个原型知识。”

软x射线探测器基于SnS Nanosheets水窗口区域发表在先进功能材料2021年11月。(10.1002 / adfm.202105038)

以及支持澳大利亚研究理事会(卓越中心和发现程序)、资金支持来自澳大利亚同步加速器(ANSTO)Australian-China科学研究基金会联合研究中心的柔性石墨烯的电子产品和RMIT大学副校长奖学金计划,澳大利亚政府通过提供的计算资源NCI,Pawsey和巨大的,设施和科学和技术援助RMIT澳大利亚显微镜和显微分析研究设施(RMMF)和微纳米研究设施(MNRF)。研究是在软x射线进行beamline在澳大利亚同步加速器和莫纳什大学电子显微镜中心(MCEM)和莫纳什x射线平台(MXP),表现在部分墨尔本奈米制造中心(m cn)的维多利亚时代的节点澳大利亚国家制造设施(ANFF)。作者感谢澳大利亚同步安东Tadich博士开发国产的实验样品架和援助。