水窗X射线是指在水透明而碳吸收的波段内的X射线，因其在生物细胞和细胞器成像中的应用而受到关注。水窗区间允许我们以非破坏性的方式观察细胞，因为细胞中超过70%是水，而各种基于碳的结构则悬浮在水中。相比于传统的X射线源，水窗X射线源具有更好的对比度，能够在不使用染色剂的情况下提升细胞图像的清晰度。然而，现有的水窗X射线源通常依赖大型同步辐射设施，限制了其在实验室中的应用。因此，开发紧凑、可调的水窗X射线源成为一个重要的研究方向。
近日，来自新加坡南洋理工大学黄良杰课题组的研究人员在自由电子驱动的范德瓦尔斯（vdW）材料的水窗X射线生成方面取得了新进展。该团队设计并制备了一种新的水窗X射线源，实现了光子能量的连续调谐。他们利用该水窗X射线源，显著提高了成像性能，成功获取了高对比度的细胞图像。
研究中，团队通过自由电子与vdW材料的相互作用生成了可调的水窗X射线。该源的紧凑性和连续能量调谐能力使其在生物医学成像中具有重要应用潜力。实验结果显示，该水窗X射线源的光子通量可以达到每秒10³个光子，并有潜力通过优化电流实现超过10⁸个光子每秒的通量。这一成果为广泛的实验室成像应用提供了新的技术路径。
该研究不仅揭示了vdW材料在X射线生成中的独特优势，例如较大的原子间距带来的更高光子通量和更窄的带宽，还为未来的医学和生物成像开辟了新的方向。总之，该团队的研究为水窗X射线源的发展提供了新的思路，推动了生物成像技术的进步。
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