15 oktober 2024

Professor Feng Gao har beviljats 31 miljoner kronor från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse över fem år för att utveckla en ny typ av röntgenteknik som kan användas inom medicin och säkerhet. Målet är ett flexibelt material som kan förbättra bildkvaliteten i röntgendetektorer.

Porträtt Feng Gao.
Feng Gao, professor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi vid Linköpings universitet, har tilldelats 31 miljoner kronor från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Fotograf: Thor Balkhed

Fysikern Wilhelm Röntgen tilldelades det första Nobelpriset i fysik år 1901 för sin upptäckt av röntgenstrålning. Sedan dess har tekniken utvecklats och bidragit till såväl medicinska som tekniska genombrott.

Idag används röntgenteknik för att bland annat ställa medicinska diagnoser, kontrollera innehållet i väskor på flygplatser och inspektera sprickbildning i byggnader.

Tekniken fungerar så att de kortvågiga röntgenstrålarna kan passera genom vissa material men inte andra, till exempel genom muskler men inte ben. När en bruten kroppsdel ska undersökas bestrålas den och de strålar som passerar genom kroppen fångas upp av en röntgendetektor.

Röntgenbild på hand.
Ett av världens första röntgenfotografier taget av Wilhelm Röntgen föreställer forskarkollegan Albert von Köllikers hand.Fotograf: Wilhelm Röntgen/Public domain
Det innebär att röntgenbilden visar ”skuggan” av de kroppsdelar som strålarna inte passerade igenom.

Bättre diagnostik

Under teknikens snart 130-åriga historia har materialet i röntgendetektorn utvecklats men alltid varit styvt. Det är något LiU-forskaren Feng Gao nu ska försöka ändra på genom att utveckla en ny typ av organiskt material för att göra detektorerna flexibla.

– Det ger en enorm fördel om man till exempel har brutit armbågen. Då är det svårt att få en tydlig bild med dagens röntgenteknik och det krävs höga strålningsdoser. Men om man kan skapa en röntgendetektor som kan ”kläs på” patienten skulle det krävas mycket mindre röntgenstrålning och diagnostiken skulle förbättras, säger Feng Gao, professor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi vid Linköpings universitet.

För att lyckas planerar han att använda sig av elektriskt ledande plast, så kallade organiska halvledare. Problemet är att organiska halvledare till största delen består av kol- och väteatomer och har en dålig röntgenabsorption.

– Tanken är att vi ska skapa en typ av hybridmaterial. Så vi har den ledande plasten som ett värdmaterial och integrerar tungmetaller i den. Men det är inte lätt att göra det på ett sätt som ger enhetlighet över hela detektorn, säger Feng Gao.

Starkt team

Utöver förmågan att absorbera röntgenstrålar ska det nya materialet också omvandla röntgenstrålarna till elektriska laddningar samt sedan effektivt leda laddningarna till elektroder som i sin tur ger signaler till detektorsystemets ”bildskärm”. Först då framträder själva bilden digitalt.

Forskare i labb.
Feng Gao tror att teamet kan visa att konceptet fungerar inom fem år trots att det finns många utmaningar längs vägen.Fotograf: Anna Nilsen
Trots att projektet är utmanande har projektgruppen som mål att utveckla en fungerande prototyp inom fem år. I projektet ingår, utöver Feng Gao, också professor Mats Fahlman vid Institutionen för teknik och naturvetenskap vid LiU, Eva Olsson, professor vid Chalmers tekniska högskola samt Sascha Ott, professor vid Uppsala universitet.

– Vi har ett starkt team med kompletterande kompetenser och tillgång till den bästa infrastrukturen för att ta oss an utmaningen, säger Feng Gao.

Tidigare har han främst utforskat materialet perovskit oh organiska halvledare för att tillverka bland annat billiga solceller och lysdioder. Han är en av världens mest citerade forskare inom det fältet. Nu lägger Feng Gao alltså till en ny inriktning för sin forskning.

– Det är en ny riktning för min forskargrupp. Men de grundläggande mekanismerna har mycket gemensamt oavsett det handlar om solceller, lysdioder, lasrar eller röntgendetektorer. Det handlar om att antingen omvandla ljus till elektricitet eller omvandla elektricitet till ljus.

Kontakt

Mer om Feng Gaos forskning

Två pipetter sprutar ut vätskor som blandas på en skiva.

Materialforskning för en hållbar framtid i tio nya projekt

Fotosyntetiska material, tvådimensionella ädelmetaller och hållbara halvledare är några av de projekt vid Linköpings universitet som beviljats bidrag från forskningsprogrammet Wallenberg initiative materials science for sustainability – Wise.

Lysande glasskiva med krokodilklämma.

Genombrott för nästa generations digitala skärmar

Forskare vid LiU har utvecklat en digital skärm där själva lysdioderna reagerar på beröring, ljus, fingeravtryck och användarens puls bland annat. Resultaten kan vara starten för en helt ny generation digitala skärmar.

Linköpings universitet skylt.

Två nya Wallenberg Scholars vid LiU

Forskarna Feng Gao och Daniel Västfjäll vid Linköpings universitet har utsetts till nya Wallenberg Scholars. Dessutom får ytterligare sex LiU-forskare förlängda perioder. Varje forskare får mellan 18 och 20 miljoner kronor i fem år.

Organisation

Senaste nytt från LiU

En forskare arbetar tillsammans med en försöksperson.

Mänsklig känsel består av 16 unika nervcellstyper

16 olika typer av nervceller – så många har forskare identifierat i människans känselsinne i en ny studie. Jämförelser mellan människa, mus och makak visar både likheter och betydande skillnader.

Två män i labbrockar med en dator i ett labb.

De förbättrar Nobelprisvinnande AI

AI-verktyget Alphafold har förbättrats så att det nu kan förutsäga formen på väldigt stora och komplexa proteinstrukturer. Forskarna vid Linköpings universitet har också lyckats integrera experimentella data i verktyget.

Forskning om tonårspojkar och sociala medier får bidrag

Vilka influencers följs av tonårspojkar och vad möts de av för budskap om psykisk ohälsa? Det ska undersökas i ett av de forskningsprojekt vid LiU som fått bidrag från Forte.