Création du détecteur de rayons X le plus fin du monde

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Les caractéristiques structurelles des spécimens biologiques, tels que les protéines humides et les cellules vivantes, peuvent être facilement sondées dans leurs milieux aqueux hôtes à l’aide de rayons X mous. Les détecteurs conventionnels de rayons X dans ce domaine ont une faible résolution spatiale, une sensibilité limitée et nécessitent des procédures de fabrication complexes. Nombre de ces limitations sont surmontées par l’introduction d’un détecteur direct de rayons X mous basé sur des nanoplaquettes de monosulfure d’étain (SnS).

Les nanoplaquettes de monosulfure d'étain possèdent des coefficients d'absorption de photons élevés, ce qui permet de les utiliser pour fabriquer des détecteurs de rayons X mous ultraminces, très sensibles et à temps de réponse rapide. Crédit image : Shabbir et al, doi : 10.1002/adfm.202105038.

Les nanoplaquettes de monosulfure d’étain possèdent des coefficients d’absorption de photons élevés, ce qui permet de les utiliser pour fabriquer des détecteurs de rayons X mous ultraminces, très sensibles et à temps de réponse rapide. Crédit image : Shabbir et al., doi : 10.1002/adfm.202105038.

“Les nanofeuilles de SnS réagissent très rapidement, en quelques millisecondes”, a déclaré le co-auteur principal, le professeur Jacek Jasieniak, chercheur au département de science et d’ingénierie des matériaux et au centre d’excellence ARC en science des excitons de l’université Monash.

“Vous pouvez scanner quelque chose et obtenir une image presque instantanément. Le temps de détection dicte la résolution temporelle.”

“En principe, étant donné la haute sensibilité et la haute résolution temporelle, vous pourriez être en mesure de voir les choses en temps réel.”

“Vous pourriez être en mesure de l’utiliser pour voir les cellules lorsqu’elles interagissent”, a-t-il ajouté.

“Vous ne produisez pas seulement une image statique, vous pourriez voir les protéines et les cellules évoluer et se déplacer grâce aux rayons X”.

Le détecteur de rayons X mous créé par le professeur Jasieniak et ses collègues a une épaisseur de moins de 10 nanomètres.

Auparavant, les détecteurs de rayons X les plus fins créés faisaient entre 20 et 50 nanomètres.

“La sensibilité et l’efficacité des nanoplaquettes de SnS dépendent largement de leur épaisseur et de leurs dimensions latérales, qu’il n’est pas possible de contrôler par les méthodes de fabrication traditionnelles “, a déclaré le Dr Nasir Mahmood, coauteur principal, chercheur à l’université RMIT et à l’université Quaid-I-Azam.

L’utilisation d’une méthode d’exfoliation à base de métal liquide a permis aux chercheurs de produire des feuilles de haute qualité, de grande surface et d’épaisseur contrôlée, qui peuvent détecter efficacement les photons de rayons X mous dans la région de l’eau.

Leur sensibilité peut être encore améliorée par un processus d’empilement des couches ultra-minces.

Ils représentent des améliorations majeures en termes de sensibilité et de temps de réponse par rapport aux détecteurs directs de rayons X mous existants.

Les auteurs espèrent que leurs résultats ouvriront de nouvelles voies pour le développement de la prochaine génération de détecteurs de rayons X très sensibles basés sur des matériaux ultrafins.

“Babar Shabbir, chercheur au département de science et d’ingénierie des matériaux et au centre d’excellence ARC en science des excitons de l’université Monash.

“À ce stade, nous ne disposons pas du système d’imagerie. Mais cela nous fournit une plateforme de connaissances et un prototype.”

Les travaux de l’équipe ont été publiés dans la revue. Advanced Functional Materials.

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