Han ska skapa framtidens flexibla röntgenteknik

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.

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.

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.