X線イメージングは​​ヘルスケアや法医学などの分野で広く使用されていますが、既存のX線装置は湾曲した3次元（XNUMXD）オブジェクトを高解像度でキャプチャすることができず、比較的高価でもあります。 現在、シンガポール国立大学（NUS）の化学者が率いる国際的な研究者チームは、X線をトラップできるナノ結晶を使用することでこれらの制限を克服するための潜在的な解決策を示しています。

福州大学と香港理工大学の共同研究者と共同で実施されたこの研究は、医療だけでなく、電子機器の欠陥の検出、貴重な芸術作品の認証、または顕微鏡スケールでの考古学的対象物の調査にも使用できます。

調査結果は一流のジャーナルに掲載されました 自然 17 2月2021に。

X線を検出するゴム片

現在のマシンでは、X線検出器はフラットパネルであり、各ピクセルには独自の集積回路があります。 これにより、ピクセルがかさばり、検出器の解像度が制限されます。 さらに、湾曲した物体の画像を正確にキャプチャすることができず、回路もかなり熱くなる可能性があります。

NUS化学科のLiuXiaogang教授が率いる研究チームは、X線に曝された後に発光する特別なナノ結晶を作成しました。 持続的な放射線ルミネセンスと呼ばれるこの現象は、発光時計の文字盤にも利用されますが、材料は異なります。

科学者たちはフッ化ルテチウムナトリウムと呼ばれる物質の小さな結晶を取り、これらの結晶に希土類元素テルビウムの原子を導入しました。 ドーピングと呼ばれるこのプロセスは、物質の電気的特性を変えるために半導体製造でよく使用されます。 次に、修飾されたナノ結晶をシリコーンゴムに埋め込んだ結果、3Dオブジェクトに巻き付けることができる柔軟性の高いX線検出器が得られました。

小さな結晶が埋め込まれたゴムは、人間の髪の毛よりも細い高解像度を提供します（直径約30マイクロメートル）。 さらに、テルビウムをドープしたナノ結晶は、X線に対する感度が向上しており、XNUMX週間以上発光し続けます。 これにより、記録された画像を加熱後XNUMX週間以内にいつでも取得できます。 チームの調査により、X線が原子の変位を引き起こし、結晶の足場を通ってテルビウムイオンに向かってゆっくりと「ホップ」する電子を生成し、それが長時間の発光を引き起こすことが明らかになりました。

前例のない詳細で目に見えないものを見る

研究者は以前に他の持続性発光蛍光体を発見しました。 ただし、X線に対する感度が低いか、ナノスケールでの製造が困難なため、柔軟な検出器の製造には適していません。

彼のチームの最新の作品について、劉教授は次のように述べています。「過去数年間、私たちを含む多くの研究グループがX線イメージングに挑戦してきました。 私たちの報告された技術は、高度に湾曲した3Dオブジェクトをイメージングするための待望のソリューションを提供し、ポイントオブケアX線検出器と柔軟なX線マンモグラフィデバイスの開発を可能にする可能性があります。」

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