澳研發史上最薄實驗用X光感測器 盼看見細胞、蛋白質「即時」X光影像

2021/11/09
澳研發史上最薄實驗用X光感測器 盼看見細胞、蛋白質「即時」X光影像
近日(10月27日),澳洲皇家墨爾本理工大學(RMIT)、蒙納許大學(Monash University)的科學家,以硫化亞錫(SnS)為材料,成功開發出史上最薄、厚度僅10奈米的X光感測器,在細胞、

近日(1027),澳洲皇家墨爾本理工大學(RMIT)、蒙納許大學(Monash University)的科學家,以硫化亞錫(SnS)為材料,成功開發出史上最薄、厚度僅10奈米的X光感測器,在細胞、蛋白質的研究上,可望藉此獲得最即時的X光影像。該論文也登上材料科學頂尖期刊《Advanced Functional Materials》。

SnS為一種常見的半導體、電池材料,其在太陽光電系統、場效電晶體(field-effect transistor)等領域的應用上也被視為深具前景。

而該研究顯示,奈米級的片狀SnS,具有很高的光子吸收係數(photon absorption coefficients),使其可用於製造具高靈敏度、快速反應力的超薄X光感測器。

研究人員表示,這種薄片狀的材料,可有效偵測軟式X射線光子(soft X-ray photons),且透過層層堆疊,可進一步提高其靈敏度。

(編按:X光大致可分為硬式和軟式兩種,醫院用於掃描體內影像的為硬式X光,而軟式X光能量較低,常用於蛋白質和活體細胞的研究。)

論文主要作者之一,蒙納許大學材料科學與工程系教授Jacek Jasieniak認為,由於SnS對光子的反應相當快速,僅幾毫秒內就能對光子做出應變,因此用於生物實驗中細胞的即時感測很有潛力。

他表示,未來可用該材料來觀察細胞間相互作用,且不僅限於產生靜態的影像,而是能即時用X光看到蛋白質和細胞的變化。

要感測通過細胞或蛋白質的X光時,可使用以磁場和電場產生同步輻射的「同步加速器」進行,但該設施造價昂貴、體積大,因此科學家開始研發成本更低、便於攜帶的「非同步加速器」,以感測軟式X光。

「非同步加速器」中,必須有對低能X光也可有高度敏感,且解析度佳、成本低的感測材料,目前現有的軟式X光感測材料,多半受限於解析度不足,而本團隊的SnS則突破了該限制。

另一位主要作者,RMIT的博士後研究員Nasir Mahmood表示,SnS奈米薄片的靈敏度和效率,很大程度上取決於其厚度和水平尺寸(lateral dimension),這是以傳統製造方法無法控制的。

因此,該團隊使用一項基於液態金屬的剝離方法、能生產出高品質、大面積且可控制厚度的材料的新方式,才得以製造出這種厚度不到10奈米的薄片,比現有最薄的X光感測器(厚度約20~50奈米間)來得更纖薄。

參考資料:

1.論文原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202105038

2.https://bioengineer.org/world-record-broken-for-thinnest-x-ray-detector-ever-created/

(編譯/巫芝岳)