科研人员正在探索将产生强X射线的粒子加速器压缩至桌面级设备的新路径。传统同步辐射装置体积庞大，最小也相当于一个足球场，而最新发表于《物理评论快报》的研究显示，利用碳纳米管与激光的量子锁钥机制，可在微芯片上实现高亮度X射线生成。这一突破性概念通过模拟验证，其核心在于利用表面等离子体激元效应——当圆偏振激光脉冲穿透碳纳米管“森林”时，电子在旋转磁场中做螺旋运动，同步发射辐射，使光强度提升两个数量级。
碳纳米管作为关键材料，其六边形排列的圆柱结构可承受超强电场，强度达传统加速器的数百倍。物理科学学院研究员雷碧峰领导的团队通过三维模拟发现，这种纳米结构与激光的耦合能产生每米数万亿伏的电场，远超现有技术。这一性能若实现，将彻底改变X射线源的获取方式。目前，科学家需申请国家级同步辐射装置的有限时段，等待数月才能获得数小时使用权限;而桌面加速器方案可使医院、大学和工业实验室等场所直接应用，无需依赖大型设施。
该技术潜在应用广泛：医学领域可实现更清晰的乳房X光片与无造影剂软组织成像;药物研发中，研究人员能自主分析蛋白质结构，加速新疗法设计;材料科学领域则可对精密元件进行无损高速测试。本月早些时候，研究团队在利物浦举行的2025年NanoAc研讨会(主题为“加速器物理中的纳米技术”)上公布了这一成果。尽管目前仍处模拟阶段，但所需组件——高功率圆偏振激光器与精密纳米管结构——已是先进实验室的标配工具。下一步实验验证若成功，将标志着新一代超紧凑型辐射源的诞生。这项研究不仅为粒子加速技术开辟了小型化路径，更可能推动科学工具的普惠化。
