Tia X là công cụ chẩn đoán y tế từ năm 1896, bao gồm nhiều photon năng lượng cao với bước sóng ngắn và tần số rất cao. 

Máy dò tia X có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng do bức xạ vận chuyển thành dạng trực quan hoặc điện tử, thường hoạt động ở một trong hai mức năng lượng: cứng và mềm. 

Những tia có năng lượng photon cao trên 5 đến 10 kiloelectron vôn (keV) là tia X cứng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong X quang y tế vì có thể xuyên qua các vật liệu đặc như xương. 

Trong khi đó, tia X mềm mang mức năng lượng dưới 1 keV, giúp chụp ảnh vật chất sống như mô và tế bào.

Đôi khi máy dò tia X phải hoạt động trên cả hai mức năng lượng, chẳng hạn như khi tìm kiếm khối u ở mô vú. Các máy dò hiện có làm bằng silicon và selen nhưng độ nhạy năng lượng và độ phân giải không gian của chúng vẫn còn hạn chế.

Nhằm khắc phục nhược điểm trên, nhóm nghiên cứu tại Đại học Monash ở Melbourne (Úc) đã phát triển máy dò tia X đa năng lượng với độ nhạy cao, sử dụng công nghệ tương tự những thiết bị năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo. 

Họ phát hiện ra perovskite là vật liệu thay thế linh hoạt, hiệu quả cho silicon và selen, vì chúng có thể quản lý cường độ của chùm tia X khi đi qua vật chất (sự suy giảm tia X).

Khoáng chất tự nhiên này có cấu trúc tinh thể giống như canxi titan oxit. Trước đây nó từng xuất hiện trong các nghiên cứu phát hiện tia X cứng ở quy mô nhỏ. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên perovskite được sử dụng để kiểm tra khả năng phát hiện tia X mềm.

Các nhà khoa học đã chế tạo máy dò tia X bằng cách in một màng perovskite mỏng bên trong thiết bị đi-ốt. Kết quả cho thấy, máy dò dựa trên perovskite hoạt động trong dải năng lượng rộng từ 0,1 keV đến hàng chục keV, rộng hơn nhiều so với máy dò tia X đa năng lượng hiện có.

Vì máy dò dưới dạng màng mỏng nên chúng có thể kết hợp với một số chất nền linh hoạt, để tạo ra nhiều hình dạng và kích cỡ thiết bị. 

Bên cạnh đó, máy dò mới rất phù hợp với những bộ phận cơ thể tròn, cũng như không gian hạn chế.

Jacek Jasieniak, tác giả tương ứng của nghiên cứu cho biết công trình này đã chứng minh khả năng ứng dụng của perovskites trong máy dò tia X mới. Đồng thời, chi phí sản xuất cũng giảm đáng kể so với các máy móc hiện nay.

Babar Shabbir, tác giả chính của nghiên cứu rất mong đợi các ứng dụng của máy dò tia X mới trong thế giới thực.

“Máy dò dựa trên perovskite này có thể cung cấp thời gian phản hồi nhanh và độ nhạy cao, để cho phép phát hiện và chụp ảnh theo thời gian thực với mục đích phức tạp, bao gồm chẩn đoán bệnh, phát hiện chất nổ và xác định ô nhiễm thực phẩm”.

Thu Nga