استفاده از نانوفتونیک برای توسعه شناساگر‌های اشعه ایکس

پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست راهبردی برای توسعه سوسوزن‌ها با استفاده از فناوری نانوفتونیک ارائه کردند که ماحصل کار آن‌ها می‌تواند به ارتقاء دستگاه‌های اشعه‌ایکس و سی‌تی‌اسکن کمک کند.

کد خبر: ۹۹۹۶۸۱

پنجشنبه - ۱۲ اسفند ۱۴۰۰ / March 03, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست راهبردی برای توسعه سوسوزن‌ها با استفاده از فناوری نانوفتونیک ارائه کردند که ماحصل کار آن‌ها می‌تواند به ارتقاء دستگاه‌های اشعه‌ایکس و سی‌تی‌اسکن کمک کند.

سوسوزن‌ها موادی هستند که هنگام بمباران با ذرات پرانرژی یا اشعه ایکس نور ساطع می‌کنند. در سیستم‌های اشعه ایکس پزشکی یا دندانپزشکی، سوسوزن‌ها تابش اشعه ایکس دریافتی را به نور مرئی تبدیل می‌کنند که می‌تواند با استفاده از فیلم یا حسگر‌های نوری گرفته شود. آن‌ها همچنین برای سیستم‌های دید در شب و برای تحقیقات، مانند آشکارساز‌های ذرات یا میکروسکوپ‌های الکترونی استفاده می‌شوند.

به تازگی محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) نشان داده‌اند که چگونه می‌توان با تغییر سطح این مواد و ایجاد پیکربندی‌های نانومقیاس خاص، مانند آرایه‌هایی از برجستگی‌های موج‌مانند، کارایی سوسوزن‌ها را حداقل ده برابر و شاید حتی صد برابر افزایش داد. در حالی که تلاش‌های گذشته برای توسعه سوسوزن‌های کارآمدتر بر یافتن مواد جدید متمرکز شده، این رویکرد جدید در اصل می‌تواند با هر یک از مواد موجود کار کند.

اگرچه برای استفاده از سوسوزن‌های توسعه یافته در این پروژه در دستگاه‌های اشعه ایکس موجود به زمان و تلاش بیشتری نیاز است، این تیم بر این باور است که روش توسعه یافته آن‌ها ممکن است منجر به بهبود در روش‌های تشخیصی مبتنی بر اشعه ایکس یا سی‌تی اسکن تشخیصی پزشکی شود و با این کار میزان و دوز قرار گرفتن در معرض اشعه را کاهش دهد و کیفیت تصویر را بهبود بخشد. در کاربرد‌های دیگر، مانند بازرسی اشعه ایکس از قطعات تولید شده برای کنترل کیفیت، سوسوزن‌های جدید می‌توانند بازرسی‌ها را با دقت بالاتر یا با سرعت‌های بالاتر انجام دهند. نتایج این یافته‌ها در مجله Science به چاپ رسیده است.

روکز کارمز می‌گوید برای ساختن سوسوزن‌های نانوفوتونیکی می‌توانید مستقیماً الگو‌هایی در داخل سوسوزن‌ها ایجاد کنید. برای این تحقیق، محققان یک سوسوزن را برداشته و حفره‌هایی با فاصله تقریباً طول موج نور یا حدود ۵۰۰ نانومتر ایجاد کردند.

ریورا می‌گوید: «کلید کاری که ما انجام می‌دهیم، نشات گرفته از یک نظریه و چارچوب کلی است که خودمان ارائه کرده‌ایم.»

محققان با استفاده از این نظریه و چارچوبی که ارائه کردند، ابزاری به دست آوردند که می‌توان با آن سوسوزن‌ها را براساس پیکربندی و نیاز خود طراحی کنند. آزمایش‌ها بهبود ده برابری در انتشار نور از سوسوزن طرحی شده توسط این پروژه را نشان داد. بنابراین، این چیزی است که ممکن است به برنامه‌های کاربردی برای تصویربرداری پزشکی تبدیل شود.

وی می‌افزاید: «ما معتقدیم که این دستاورد زمینه جدیدی از تحقیقات در نانوفوتونیک را باز خواهد کرد. شما می‌توانید از بسیاری از کار‌ها و تحقیقات موجود در زمینه نانوفوتونیک برای بهبود قابل توجهی در مواد موجود که سوسوزن هستند استفاده کنید.»

روش‌های نانوفوتونیک قدرت طراحی و بهبود رفتار نور را می‌دهد. اما تا به حال، توانایی انجام این کار برای سوسوزن دست نیافتنی بود، زیرا مدل‌سازی سوسوزن بسیار چالش برانگیز بود. اکنون، برای اولین بار این کار برای سوسوزن انجام شده است.