迄今最薄X射線(xiàn)探測器亮相：厚度不到10納米 靈敏度高

澳大利亞科學(xué)家使用硫化錫(SnS)納米片制造了迄今最薄的X射線(xiàn)探測器。新探測器厚度不到10納米，具有靈敏度高、響應速度快的特點(diǎn)，有助于實(shí)現細胞生物學(xué)的實(shí)時(shí)成像。

X射線(xiàn)探測器是一種工具，可通過(guò)視覺(jué)或電子方式識別輻射傳輸的能量，就像醫學(xué)成像或蓋革計數器一樣。SnS已經(jīng)在光伏、場(chǎng)效應晶體管和催化等領(lǐng)域顯示出巨大的應用前景。

澳大利亞莫納什大學(xué)、澳大利亞研究理事會(huì )(ARC)激子科學(xué)卓越中心的研究人員此次證明，SnS納米片也是用作超薄軟X射線(xiàn)探測器的極佳候選材料。這項發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上的研究表明，SnS納米片具有很高的光子吸收系數，它比另一種新興候選材料金屬鹵化物鈣鈦礦更靈敏，響應時(shí)間更短，只需幾毫秒，并且可以調節整個(gè)軟X射線(xiàn)區域的靈敏度。

X射線(xiàn)大致可分為兩種：“硬”X射線(xiàn)可用以?huà)呙枭眢w觀(guān)察是否存在骨折和其他疾病;“軟”X射線(xiàn)具有較低的光子能量，可用于研究濕態(tài)蛋白質(zhì)和活細胞，這是細胞生物學(xué)的關(guān)鍵組成部分。水窗是指軟X射線(xiàn)的波長(cháng)范圍在2.34—4.4納米之間的區域，在此范圍內，水對軟X射線(xiàn)是透明的，X射線(xiàn)會(huì )被氮原子和其他構成生物機體的元素吸收，因此，該波長(cháng)可用于對活體生物樣本進(jìn)行X射線(xiàn)顯微。

SnS X射線(xiàn)探測器厚度不到10納米。相比之下，一張紙的厚度大約為10萬(wàn)納米，人的指甲每秒大約長(cháng)出1納米。此前制造出的最薄X射線(xiàn)探測器厚度在20—50納米之間。

研究人員稱(chēng)，未來(lái)這種X射線(xiàn)探測器或可用來(lái)觀(guān)察細胞相互作用的過(guò)程，不僅能產(chǎn)生靜態(tài)圖像，還能看到蛋白質(zhì)和細胞的變化和移動(dòng)。

研究人員稱(chēng)，SnS納米片的靈敏度和效率在很大程度上取決于它們的厚度和橫向尺寸，而這些都不可能通過(guò)傳統的制造方法來(lái)控制。使用基于液態(tài)金屬的剝離方法，研究人員生產(chǎn)出高質(zhì)量、大面積的厚度可控的薄片，這種薄片可以有效地探測水域中的軟X射線(xiàn)光子，通過(guò)堆疊超薄層的過(guò)程，可進(jìn)一步提高它們的靈敏度。與現有的直接軟X射線(xiàn)探測器相比，它們在靈敏度和響應時(shí)間方面有了重大改進(jìn)。

研究人員希望，該發(fā)現將為研制基于超薄材料的下一代高靈敏度X射線(xiàn)探測器開(kāi)辟新途徑。(科技日報實(shí)習記者 張佳欣)

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