Myndskreyting af ljóseindakristöllum, efnum sem geta fangað og beint ljósi J. Joannopoulous/VÍSINDEMYNDJABÓKASAFN
Tæki á stærð við míkrómetra sem framleiðir ljós með því að skjóta rafeindageisla yfir kristalsplötu gæti verið notaður til að smíða örsmáa agnahraðla og röntgenvélar. Slík flísastór tæki væri hægt að framleiða hraðar, ódýrara og þéttara en núverandi agnarhraðlar.
Nýja tækið er smíðað af Yi Yang við háskólann í Hong Kong og samstarfsfólki hans við Massachusetts Institute of Technology og samanstendur af sérstöku kísilstykki sem kallast ljóseindakristall, breyttur rafeindasmásjá sem skýtur rafeindageisla yfir hana og tæki sem skynjar ljósið sem gefur frá sér. Uppsetningin nýtir sér rafsegulsviðin sem umlykja rafeindir þegar þær hreyfast, sem geta valdið því að hlaðnar agnir í nálægu efni – í þessu tilviki ljóseindakristallinn – verða spenntir og gefa frá sér ljós.
Út frá stærðfræðilíkönum vissu rannsakendur að þeir gætu aukið víxlverkun kristalsins og rafeindanna með því að bæta mynstri við hið fyrrnefnda, þannig að þeir ætuðu inn í það rist af hringlaga innskotum, hver um sig um 100 nanómetrar á breidd. Ljós og rafeindir hafa venjulega ekki mikil samskipti, en að þróa orku og skriðþunga ljóssins til að passa við rafeindirnar gerir óvenjulega mikil samskipti á milli þeirra tveggja. Þessi samsvörunaraðferð gæti að lokum aukið ljóslosun allt að milljón sinnum, segir Yang.
Það ljós hefur marga möguleika, allt frá litrófsgreiningu, þar sem ljósið hjálpar vísindamönnum að læra um innri uppbyggingu mismunandi efna, til ljóssmiðaðra samskipta.
Sérstaklega er hægt að nota það til að búa til örsmáir agnahraðlar, segir Peter Hommelhoff við háskólann í Erlangen-Nürnberg í Þýskalandi. Vísindamenn gætu notað sterka ljóspúlsa til að flýta fyrir agnum í stað þess að slá þær með örbylgjuofnum, eins og algengara er, segir hann.
Thomas Krauss við háskólann í York í Bretlandi segir að nýja tækið gæti ekki aðeins verið skref í átt að örsmáum öreindahröðlum heldur einnig í átt að smærri röntgenvélum. Röntgengeislar eru í raun ljósbylgjur með of stuttar bylgjulengdir til að við sjáum. Með því að aðlaga kísilmynstrið og hraða rafeinda í tækinu gæti verið hægt að breyta bylgjulengd ljóssins í röntgengeisla.
„Þegar þú færð röntgenmynd hjá lækninum þínum, þá er þetta stórt véldýr. Nú getum við ímyndað okkur að gera það með smá ljósgjafa, á flís,“ segir hann. Það gæti gert röntgentækni aðgengilegri fyrir litlar eða fjarlægar sjúkrastofnanir eða gert hana færanlega til notkunar fyrir fyrstu viðbragðsaðila í slysi.
Tímarittilvísun : Nature , DOI: 10.1038/s41586-022-05387-5
