由ARC激子科学卓越中心制作
信用:Pixabay/CC0公共领域
澳大利亚科学家已经使用一硫化锡(SnS)纳米片制造出有史以来最薄的X射线探测器，有可能实现细胞生物学的实时成像
x射线探测器是一种工具，可以通过视觉或电子方式识别辐射传输的能量，如医学成像或盖革计数器
SnS已经显示出作为光伏、场效应晶体管和催化材料的巨大潜力
现在，位于莫纳什大学和RMIT大学的ARC激子科学卓越中心的成员已经表明，SnS纳米片也是用作软X射线探测器的优秀候选材料
他们发表在《先进功能材料》杂志上的研究表明，SnS纳米片具有很高的光子吸收系数，这使得它们可以用于制造具有高灵敏度和快速响应时间的超薄软X射线探测器
发现这些材料甚至比另一种新兴的候选材料(金属卤化物钙钛矿)更灵敏，具有比现有探测器更快的响应时间，并且在软X射线区域的灵敏度可调
该团队制造的SnS X射线探测器厚度不到10纳米
客观地说，一张纸大约有100，000纳米厚，你的指甲大约每秒钟长一纳米
以前，最薄的x光探测器是在20到50纳米之间
探索SnS X射线探测器的全部潜力仍有大量工作要做，但该论文的资深作者、莫纳什大学材料科学与工程系的亚采克·贾西恩亚克教授认为，有一天这可能会导致细胞过程的实时成像
他说:“SnS纳米片的反应非常快，在几毫秒之内。”
“你可以扫描一些东西，几乎瞬间得到图像
感测时间决定了时间分辨率
原则上，考虑到高灵敏度和高时间分辨率，您可以实时看到事物
“你也许可以用这个来观察细胞之间的相互作用
你不仅仅是产生一个静态图像，你可以用x光看到蛋白质和细胞的进化和移动
" 为什么如此灵敏和灵敏的探测器如此重要？x光可以大致分为两种:“硬”x光是医院用来扫描身体骨折和其他疾病的那种
也许不太为人所知，但同样重要的是“软”x光，它的光子能量较低，可用于研究湿蛋白质和活细胞，这是细胞生物学的一个重要组成部分
其中一些测量发生在“水窗”中，这是电磁波谱中的一个区域，水对软X射线是透明的
软X射线探测可以使用同步加速器进行，同步加速器是一种粒子加速器，类似于瑞士的大型强子对撞机，但是很难获得这种昂贵的基础设施
非同步加速器软X射线激光源的最新进展可能允许设计更低成本的便携式检测系统，为世界各地的研究人员提供了一种可接近的同步加速器替代方案
但要让这种方法发挥作用，我们将需要对低能量X射线高度敏感、提供出色的空间分辨率并且具有成本效益的软X射线探测器材料
一些现有的软X射线探测器使用间接机制，其中电离辐射被转换成可见光子
这种方法允许研究多个能量范围和帧速率，但是难以准备并且提供有限的分辨率
直接检测方法更容易制备，分辨率更高，因为检测器材料比间接方法更薄
好的候选材料需要高的X射线吸收系数，该系数是利用吸收原子的原子序数、X射线入射能量、密度和原子质量来计算的
高原子质量和低能量的X射线有利于高吸收，与硬X射线相比，软X射线在薄材料中的吸收更强
纳米晶体薄膜和铁磁性薄片显示出作为某些类型的软X射线探测器的前景，但是它们不能很好地处理水域
这就是SnS纳米片的来源
主要作者之一，博士
RMIT大学的Nasir Mahmood说，SnS纳米片的灵敏度和效率在很大程度上取决于它们的厚度和横向尺寸，这是通过传统制造方法无法控制的
使用一种基于液态金属的剥离方法，研究人员可以生产出高质量、大面积、厚度可控的薄片，这种薄片可以有效地探测水域中的软x光光子
通过堆叠超薄层的工艺可以进一步提高它们的灵敏度
与现有的直接软X射线探测器相比，它们在灵敏度和响应时间方面有了重大改进
研究人员希望他们的发现将为基于超薄材料的下一代高灵敏度X射线探测器的开发开辟新的途径
第一作者博士
莫纳什大学材料科学与工程系的Babar Shabbir说:“从长远来看，为了将这种技术商业化，我们需要测试一种多像素设备
在这个阶段，我们没有成像系统
但这为我们提供了一个知识平台和一个原型
"
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