Наноструктуры, построенные по образцу фасетчатых глаз насекомых, могут позволить получать более чёткие рентгеновские снимки при снижении уровня облучения обследуемых.
Соответствующую работу в журнале Optics Letters только что опубликовала международная группа исследователей, возглавляемая Я Ша И, профессором Городского университета Нью-Йорка (США).
Глаз моли состоит из тысяч омматидий (фасеток), которые покрыты уникальным антиотражающим слоем с рекордно низким альбедо (доли процента). Мы уже писали о возможном использовании в солнечной энергетике недавно созданного пластика, построенного на тех же принципах, но работающего в видимом диапазоне.
Улавливающий рентгеновское излучение элемент состоит из нескольких слоёв. На самом верху — слой из наночастиц кремнезёма. (Иллюстрация Optics Letters, Dartmouth College.)
Но Я Ша И пошёл дальше: созданный им материал представляет собой тонкую плёнку, поглощающую фотоны рентгеновского излучения и испускающую затем фотоны видимого света. Плёнка толщиной в 500 нм производится из кристалла оксиортосиликата лютеция, допированного церием. Её поверхность дополнительно покрывается бугорками пирамидальной формы, изготовленными из кремнезёма. Каждый такой бугорок «ловит» фотоны, отражаемые самой поверхностью материала, и «возвращает» их обратно, перенаправляя либо вниз, либо на грани соседних пирамидок. Отсюда абсолютное большинство фотонов попадает также на поглощающий рентгеновское излучение кристалл.
Ночное зрение у моли лучше, чем у любого другого насекомого, именно за счёт способности улавливать более 99% света, отражая наружными бугорками «убегающие» фотоны обратно к фасеткам. (Фото Rick Cowen.)
На площадке размерами 100×100 мкм (0,1×0,1 мм) имеется от 100 до 200 тысяч таких бугорков, что соответствует структуре глаза обычной моли, который с той же плотностью покрыт пирамидальными образованиями.
При использовании нового поглощающего материала интенсивность сигнала от рецептора рентгеновского излучения повысилась на 175% по сравнению со стандартным уровнем. По предварительным оценкам, даже для получения очень чётких рентгеновских снимков такой рост сигнала не нужен, а это значит, что когда-нибудь доза рентгеновского излучения, получаемого вами при очередной диспансеризации, может упасть, а качество снимка, наоборот, вырасти.
