Графен может служить для создания рентгеновских источников на чипе

В мире растёт интерес к новым способам генерирования электромагнитного излучения, в особенности к таким, которые достаточно просто интегрируются в микросхемы. Наиболее сложно в таких микромасштабах получать когерентные рентгеновские лучи. Они обладают самой высокий энергией и необходимы для многих научных, медицинских и промышленных приложений.

Новая технология, разработанная в Массачусетском технологическом институте (MIT), позволяет, в принципе, создавать внутричиповые источники ультрафиолетового излучения и настольные рентгеновские устройства, способные заменить гигантские ускорители частиц стоимостью в миллионы долларов.

В журнале Nature Photonics группа исследователей во главе с профессорами Марином Солачичем (Marin Soljačić) и Джоном Иоаннопулосом (John Joannopoulos) представила результаты, базирующиеся на новой теории и подкреплённые данными компьютерных симуляций. Они демонстрируют, что в листе графена под воздействием лазерного луча могут возникать поверхностные волны – плазмоны. В свою очередь, эти плазмоны способны генерировать короткие импульсы излучения, инициируемые электронной пушкой, например электронного микроскопа.

Частота исходящего излучения регулируется в широких пределах: от инфракрасного до рентгеновского диапазонов. Настройка длины волны может осуществляться тремя способами: изменением частоты лазерного луча, энергии электронов или легированием графена.

Теперь на повестке дня исследователей экспериментальная проверка полученных теоретических результатов. Для этого они создают в лаборатории MIT прототип графенового источника ультрафиолетового излучения.

«Мы рассчитываем в течение года получить убедительное подтверждение нашей концепции, и рентгеновские лучи, если все пройдёт хорошо, в течение трёх лет», – заявил Солачич. Впрочем, в дальнейших прогнозах он предпочел сохранять осторожность и на вопрос о сроках появления практического рентгеновского аппарата на основе графена ответил: «от трёх лет до никогда».