Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, демонстрирует возможность создания компактного ускорителя частиц на микрочипе для генерации интенсивного рентгеновского излучения. Традиционные синхротроны, используемые для изучения материалов и биологических тканей, огромны — размером с футбольный стадион. Новое устройство, основанное на углеродных нанотрубках и лазерном луче с круговой поляризацией, помещается на столе и генерирует когерентные рентгеновские лучи, аналогичные синхротронным.
Принцип работы: лазерный импульс создаёт вихревое поле, ускоряя электроны внутри нанотрубок по спирали. Это усиливает излучение на два порядка, используя явление поверхностных плазмон-поляритонов. Нанотрубки выдерживают экстремальные поля и формируют “лес” трубок, идеальный для взаимодействия с лазером.
Устройство может революционизировать медицину (чёткие маммограммы без контрастных веществ), фармацевтику (анализ белков) и материаловедение (неразрушающее тестирование). Оно сделает передовые инструменты доступными для больниц и университетов, устранив необходимость в гигантских установках.
Исследование представлено на семинаре NanoAc 2025. Следующий шаг — экспериментальная проверка. Это открытие демократизирует науку, сочетая гигантские возможности с компактностью.
Схема: лазерный импульс CP (жёлтый) попадает в вакуумный канал микротрубки (серый) и возбуждает поверхностные плазмон-поляритоны, рассеиваясь на остром вертикальном крае.
Режим вращения m = ±1 (зелено-жёлтый) может эффективно взаимодействовать с лазерным полем и ускорять захваченные электроны (сфера, цвет от синего к красному обозначает энергию) до спирального движения вдоль твёрдой поверхности для генерации поверхностно-плазмон-поляритонов (жёлто-красный конус). Источник: Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/cnym-16hc
Дополнительная информация: Bifeng Lei et al, Coherent Synchrotron Radiation by Excitation of Surface Plasmon Polariton on Near-Critical Solid Microtube Surface, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/cnym-16hc
Источник: https://phys.org/news/2025-11-tabletop-particle-medicine-materials-science.html