Gebruik van aanhoudend lichtgevende nanokristallen om 3D-röntgenstralen te creëren

Karakterisering van met lanthanide gedoteerde persistente luminescerende nanoscintillatoren. Credit: Natuur (2021). DOI: 10.1038 / s41586-021-03251-6

Een team van onderzoekers met leden uit China en Singapore heeft ontdekt dat het mogelijk is om aanhoudend lichtgevende nanokristallen te gebruiken om 3D-röntgenstraling te creëren. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Natuurbeschrijft de groep een manier om nanokristallen te maken die aangeslagen ladingsdragers kunnen vasthouden, en hoe ze die kristallen gebruikten om een ​​buigzaam vel te maken dat gebruikt zou kunnen worden om 3D-beelden te maken met behulp van röntgenstraling. Albano Carneiro Neto en Oscar Malta, respectievelijk met de Universiteit van Aveiro en de Federale Universiteit van Pernambuco, hebben een News & Views-stuk in hetzelfde tijdschriftnummer waarin de geschiedenis van 3D-röntgenonderzoek en het werk van het team met deze nieuwe inspanning wordt geschetst.

Zoals Carneiro Neto en Malta opmerken, bestaat tweedimensionale röntgenbeeldvorming al meer dan 100 jaar, terwijl 3D-röntgenbeelden daarentegen ongrijpbaar zijn gebleven. In deze nieuwe poging hebben de onderzoekers een methode ontwikkeld om onder bepaalde omstandigheden 3D-röntgenfoto’s te maken.

Het werk van het team begon met de studie van bepaalde soorten lichtgevende kristallen, waarvan de meeste fosforen bevatten; sommige zijn gebruikt in biodetectoren en nanothermometrie. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat ze onder bepaalde omstandigheden enkele seconden kunnen gloeien nadat ze door licht zijn geraakt. Eerder onderzoek heeft ook aangetoond dat het waarschijnlijk is dat dergelijke materialen hun glans kunnen behouden vanwege kleine defecten die aangeslagen ladingsdragers vasthouden. In hun werk ontdekten de onderzoekers dat lanthanide-bevattende nanokristallen enkele weken aangeslagen ladingsdragers kunnen vasthouden – ze hebben er verschillende in een flexibel materiaal ingebed om een ​​buigbare röntgendetector te creëren. Vervolgens wikkelden ze de detector gedeeltelijk rond een object (een printplaat) en vuurden er röntgenstralen op af. Testen toonden aan dat hun apparaat in staat was om 3D-afbeeldingen van de printplaat te produceren.

De onderzoekers erkennen dat er verschillende problemen moeten worden opgelost voordat een apparaat op basis van hun werk zijn weg kan vinden naar medische toepassingen. De gevoeligheid moet bijvoorbeeld worden verbeterd. En een beter begrip van de manier waarop de defecten de ladingsdragers vasthouden, is nodig om ervoor te zorgen dat dergelijke apparaten veilig bij mensen kunnen worden gebruikt.