石墨烯中的电子振荡可以使桌面 - 甚至是手持式 - X射线源成为现实。

自1895年发现以来，X射线已经在科学，医学和工业领域取得了重大进展。从探测遥远的星系到在机场安全检查和促进医疗诊断，他们让我们超越表面，看看下面是什么。

现在，A * STAR新加坡制造技术研究所(SIMTech)与美国麻省理工学院(MIT)之间的合作提出了一种多功能定向X射线源，可以放在实验室工作台上，并且基于有趣的二维材料石墨烯。

X射线是高频电磁波，可以使用X射线管技术或来自同步加速器和千米级自由电子激光器等巨大来源产生。

但是，通常用于医疗诊断的X射线管源在所有方向上发射辐射，浪费了大量产生的X射线。它们也不是“可调”的，这意味着必须在诊断设备中为每个所需波长安装不同的X射线源。

另一方面，公里长的自由电子激光器可以通过将自由电子加速到极高的能量然后使用磁铁“摆动”来产生强烈可调的X射线。但是这些巨大的X射线源仅存在于世界上的一些地方，并且被安置在非常大的昂贵设施中。

一个小而强大的X射线源已经被追捧了一段时间。

为此，SIMTech-MIT研究人员团队采用了石墨烯，这是一块厚度为1原子的碳原子，除其他外，它可以支持等离子体：电子振荡的集合，可以用来限制和操纵周围的光线。十纳米。

该团队首先开发了一种强大的仿真工具，可以模拟与沉积在一块“电介质”或绝缘材料上的石墨烯片上维持的等离子体场相互作用的电子的确切物理特性。通过进行数值模拟，该团队表明，这种设置引发了通过石墨烯等离子体激发的电子的“摆动”运动，导致电子产生高频X射线辐射。模拟与团队开发的分析理论一致，解释了电子和等离子体如何相互作用产生X射线。

这种来源的一个突出特点是它的“可指向性”，它将提高效率，从而通过确保所有产生的辐射都达到预期的目的来降低成本。这将使该来源有望用于医学治疗，因为它可以用于更精确地靶向肿瘤并因此最小化对周围器官和细胞的损害。

也许最具吸引力的是来源的多功能性。通过改变光源的各种元素，例如电子的速度，石墨烯等离子体的频率和石墨烯的导电性，可以实时地将输出辐射频率从较长的红外线调谐到较短的X射线。

这种灵活，紧凑的光源有望成为用于基础科学和生物医学研究的高强度光束的经济有效的替代品。“虽然实现目标还有很长的路要走，但这是一个非常激动人心的研究方向，”SIMTech的Liang Jie Wong表示。“开发一种可以放在桌子上或握在手中的强烈X射线源可能会彻底改变许多科学和技术领域。”