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目前最薄X射线探测器研制成功

2021-11-10 10:23:31 | 来源: 科技日报 | 责编: 郑思雯
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  澳大利亚科学家使用硫化锡(SnS)纳米片制造了迄今最薄的X射线探测器。新探测器厚度不到10纳米,具有灵敏度高、响应速度快的特点,有助于实现细胞生物学的实时成像。

  SnS已经在光伏、场效应晶体管和催化等领域显示出巨大的应用前景。澳大利亚莫纳什大学、澳大利亚研究理事会(ARC)激子科学卓越中心的研究人员此次证明,SnS纳米片也是用作超薄软X射线探测器的极佳候选材料。这项发表在《先进功能材料》杂志上的研究表明,SnS纳米片具有很高的光子吸收系数,它比另一种新兴候选材料金属卤化物钙钛矿更灵敏,响应时间更短,只需几毫秒,并且可以调节整个软X射线区域的灵敏度。

  X射线大致可分为两种:“硬”X射线可用以扫描身体观察是否存在骨折和其他疾病;“软”X射线具有较低的光子能量,可用于研究湿态蛋白质和活细胞,这是细胞生物学的关键组成部分。水窗是指软X射线的波长范围在2.34—4.4纳米之间的区域,在此范围内,水对软X射线是透明的,X射线会被氮原子和其他构成生物机体的元素吸收,因此,该波长可用于对活体生物样本进行X射线显微。

  SnS X射线探测器厚度不到10纳米。相比之下,一张纸的厚度大约为10万纳米,人的指甲每秒大约长出1纳米。此前制造出的最薄X射线探测器厚度在20—50纳米之间。

  研究人员称,未来这种X射线探测器或可用来观察细胞相互作用的过程,不仅能产生静态图像,还能看到蛋白质和细胞的变化和移动。

  研究人员称,SnS纳米片的灵敏度和效率在很大程度上取决于它们的厚度和横向尺寸,而这些都不可能通过传统的制造方法来控制。使用基于液态金属的剥离方法,研究人员生产出高质量、大面积的厚度可控的薄片,这种薄片可以有效地探测水域中的软X射线光子,通过堆叠超薄层的过程,可进一步提高它们的灵敏度。与现有的直接软X射线探测器相比,它们在灵敏度和响应时间方面有了重大改进。

  研究人员希望,该发现将为研制基于超薄材料的下一代高灵敏度X射线探测器开辟新途径。(实习记者张佳欣)

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