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Las características estructurales de los especímenes biológicos, como las proteínas húmedas y las células vivas, pueden sondearse convenientemente en sus medios acuosos anfitriones utilizando rayos X blandos. Los detectores de rayos X convencionales en este ámbito tienen una baja resolución espacial, una sensibilidad limitada y requieren complejos procedimientos de fabricación. Muchas de estas limitaciones se superan con la introducción de un detector directo de rayos X blandos basado en nanohojas de monosulfuro de estaño (SnS).
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| Las nanohojas de monosulfuro de estaño poseen elevados coeficientes de absorción de fotones, lo que permite utilizarlas para fabricar detectores de rayos X blandos ultrafinos con alta sensibilidad y un rápido tiempo de respuesta. Crédito de la imagen: Shabbir et al. |
"Las nanoplanchas de SnS responden muy rápidamente, en milisegundos", explica el profesor Jacek Jasieniak, coautor del estudio e investigador del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales y del Centro de Excelencia en Ciencia de Excitones de la Universidad de Monash.
"Se puede escanear algo y obtener una imagen casi instantáneamente. El tiempo de detección dicta la resolución temporal".
"En principio, dada la alta sensibilidad y la alta resolución temporal, se podrían ver cosas en tiempo real".
"Se podría utilizar esto para ver las células mientras interactúan", añadió.
"No solo se produce una imagen estática, sino que se podrían ver las proteínas y las células evolucionando y moviéndose mediante los rayos X".
El detector de rayos X blandos creado por el profesor Jasieniak y sus colegas tiene menos de 10 nanómetros de grosor.
Anteriormente, los detectores de rayos X más finos creados tenían entre 20 y 50 nanómetros.
"La sensibilidad y la eficacia de las nanohojas de SnS dependen en gran medida de su grosor y sus dimensiones laterales, que no se pueden controlar con los métodos de fabricación tradicionales", explica el Dr. Nasir Mahmood, coautor del trabajo e investigador de la Universidad RMIT y la Universidad Quaid-I-Azam.
El uso de un método de exfoliación basado en metales líquidos permitió a los investigadores producir láminas de gran calidad y gran superficie con un grosor controlado, que pueden detectar eficazmente los fotones de rayos X blandos en la región del agua.
Su sensibilidad puede mejorarse aún más mediante un proceso de apilamiento de las capas ultrafinas.
Representan importantes mejoras en la sensibilidad y el tiempo de respuesta en comparación con los detectores directos de rayos X blandos existentes.
Los autores esperan que sus hallazgos abran nuevas vías para el desarrollo de detectores de rayos X de próxima generación y alta sensibilidad basados en materiales ultrafinos.
"A largo plazo, para comercializar esto, necesitamos probar un dispositivo de muchos píxeles", dijo el primer autor, el Dr. Babar Shabbir, investigador del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales y del Centro de Excelencia ARC en Ciencia de Excitones de la Universidad de Monash.
"En este momento no tenemos el sistema de imágenes. Pero esto nos proporciona una plataforma de conocimiento y un prototipo".
Fuentes, créditos y referencias:
Soft X-ray Detectors Based on SnS Nanosheets for the Water Window Region. Advanced Functional Materials, published online October 27, 2021; doi: 10.1002/adfm.202105038
Créditos a Sci-news