Nueva e inesperada forma de generar rayos X

La tecnología más ampliamente utilizada para producir rayos X, usados en muchos campos, desde la visualización médica hasta la búsqueda de grietas en materiales industriales, ha permanecido básicamente igual durante más de un siglo. Pero, a juzgar por los resultados de una nueva investigación realizada por expertos en Estados Unidos y Singapur, eso podría llegar a cambiar en los próximos años.

El hallazgo, fruto del desarrollo de una nueva teoría respaldada por simulaciones de gran precisión, muestra que podría utilizarse una hoja de grafeno, una forma bidimensional (con solo 1 átomo de grosor) de carbono puro, para generar ondas de superficie llamadas plasmones, cuando la hoja sea golpeada por fotones de un rayo láser. Podría propiciarse entonces que estos plasmones a su vez generasen un agudo pulso de radiación, ajustado a la longitud de onda deseada, dentro de un amplio segmento posible que va desde la banda infrarroja a la de los rayos X.

Algo todavía más importante es que la radiación producida por el sistema tendría una longitud de onda muy uniforme y estrechamente alineada, similar a la de un rayo láser.

El hallazgo es obra de Marin Soljacic, John Joannopoulos, Ido Kaminer y Ognjen Ilic, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, así como Liang Jie Wong, del Instituto de Tecnología para la Fabricación en Singapur (SIMTech).

La nueva forma de generar rayos X podría llevar a sistemas capaces de hacer su trabajo con dosis más bajas que las típicas, lo que los haría más seguros.

Basándose en el uso de plasmones para “agitar” un electrón libre en una hoja de grafeno, los investigadores han desarrollado un nuevo método de generar rayos X. En esta imagen de una de sus simulaciones, el color y la altura representan la intensidad de la radiación (siendo el azul la intensidad más baja y el rojo la más alta), justo al instante siguiente de que un electrón (esfera gris), pasando cerca de la superficie, genere un pulso. (Foto: cortesía de los investigadores)

Existe un interés creciente en la búsqueda de nuevas formas de generar luz, especialmente a escalas lo bastante pequeñas como para permitir su incorporación en microchips, o también para que puedan reducir el tamaño y el coste de los rayos de alta intensidad utilizados para la investigación científica básica o la biomédica.

De todas las longitudes de onda de la radiación electromagnética usadas habitualmente para aplicaciones prácticas, los rayos X coherentes son particularmente difíciles de crear. También tienen la energía más alta. Con el nuevo sistema se podría, en principio, crear fuentes de luz ultravioleta en un chip y dispositivos de rayos X de sobremesa que pudieran producir haces de los tipos que ahora requieren de enormes y carísimos aceleradores de partículas.

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