Самый тонкий в мире рентгеновский детектор позволит снимать живые клетки в режиме реального времени - «Наука и технологии»

Группа исследователей из Австралии, используя самые современные технологии нанопроизводства, создала самый тонкий на сегодняшний день датчик рентгеновского излучения, устройство, преобразующее энергию излучения в электрическую или визуальную форму. По многим параметрам новый датчик прекрасно подходит для проведения съемки структур белков и внутренностей живых клеток, более того, он обладает потенциалом для проведения такой съемки в режиме реального времени.

Ключевым моментом во всем этом является один из оптоэлектронных материалов, моносульфид олова (SnS), который уже используется во многих других областях, в частности в солнечных батареях. Используя так называемый метод металлической эксфолиации, ученые получили высококачественные листы моносульфида олова с большой площадью и равномерной толщиной. Тщательно рассчитанная толщина листа материала делает его особо чувствительным к "мягкому" рентгеновскому излучению, которое имеет гораздо меньшую энергию фотона, чем "жесткое" излучение, обычно используемое в рентгеновских аппаратах.

Более того, в диапазоне "мягкого" рентгена находится так называемое "водное окно", поддиапазон, в котором вода абсолютно прозрачна для излучения. Однако, большинство существующих датчиков, изготовленных на базе нанокристаллических пленок и ферромагнитных материалов, имеют крайне малую чувствительность в диапазоне "водного окна" и они могут использоваться только в паре с синхротронами, большими и дорогими ускорителями частиц, которые могут работать в режиме источника мягкого рентгеновского излучения.

Отметим, что самые тонкие рентгеновские датчики, изготовленные до последнего времени, имеют толщину от 20 до 50 нанометров. Толщина же пленки моносульфида олова в новом датчике составляет всего 10 нанометров, и это обуславливает высокое быстродействие, т.е. малое время отклика датчика, которое измеряется миллисекундами.

"При помощи нашего датчика мы можем "посмотреть" на что-то и почти мгновенно получить изображение" - пишут исследователи, - "Учитывая высокую чувствительность и разрешающую способность, мы сможем видеть различные процессы в режиме реального времени. Мы сможем увидеть взаимодействие клеток живых тканей, процессы роста белков и т.п.".

В своей дальнейшей работе австралийские исследователи приступят к изготовлению опытного образца датчика на основе моносульфида олова, который будет иметь не один, как сейчас, а множество пикселей, устроенных подобно пикселям матриц обычных камер. Основной задачей, при этом, станет сохранение высокой чувствительности, рабочего и динамического диапазона каждого пикселя будущего датчика. И после этого начнется разработка законченного устройства, которое будет работать в диапазоне мягкого рентгена, которое будет портативным и недорогим, что сделает его доступным для множества исследовательских групп и организаций.