Последнее приложение, фото – или световое – обнаружение, представляет особый интерес для ученых из Школы фундаментальных наук EPFL, которые разработали перовскит, который может обнаруживать гамма-лучи. Под руководством профессоров Ласло Форро и Андреаса Паутца исследователи опубликовали свои работы в журнале Advanced Science.
«Этот фотоэлектрический кристалл перовскита, выращенный в таком размере, кардинально меняет правила игры», – говорит Форро. «Вы можете разрезать его на пластины, такие как кремний, для оптоэлектронных приложений, и в этой статье мы демонстрируем его полезность при обнаружении гамма-излучения."
Мониторинг гамма-лучей
Гамма-лучи – это своего рода проникающее электромагнитное излучение, которое возникает в результате радиоактивного распада атомных ядер, e.грамм., при взрывах ядерных или даже сверхновых. Гамма-лучи находятся на самом коротком конце электромагнитного спектра, что означает, что они имеют самую высокую частоту и самую высокую энергию. Благодаря этому они могут проникать практически в любой материал и широко используются в сфере национальной безопасности, астрономии, промышленности, атомных электростанциях, мониторинге окружающей среды, исследованиях и даже медицине для обнаружения и мониторинга опухолей и остеопороза.
Но именно потому, что гамма-лучи могут влиять на биологические ткани, мы должны иметь возможность следить за ними. Для этого нам нужны простые, надежные и дешевые детекторы гамма-излучения. Перовскит, разработанный учеными EPFL, основан на кристаллах трибромида свинца метиламмония (MAPbBr3) и кажется идеальным кандидатом, отвечающим всем этим требованиям.
Совершенно очевидные преимущества
Перовскиты сначала «выращиваются» в виде кристаллов, а качество и прозрачность кристаллов определяют эффективность материала, когда он превращается в тонкие пленки, которые можно использовать в таких устройствах, как солнечные батареи.
Кристаллы перовскита, созданные учеными EPFL, имеют высокую прозрачность с очень низким содержанием примесей. Когда они тестировали гамма-лучи на кристаллах, они обнаружили, что они генерируют фотоносители с высоким «произведением подвижности и продолжительности жизни», что является мерой качества детекторов излучения.
Короче говоря, перовскит может эффективно обнаруживать гамма-лучи при комнатной температуре, просто измеряя удельное сопротивление.
Более дешевый и масштабируемый синтез
MAPbBr3 входит в семейство перовскитов «галогенидов металлов», что означает, что, в отличие от кристаллов-лидеров на рынке, его кристаллы можно выращивать из обильного и недорогого сырья. Синтез происходит в растворах, близких к комнатной температуре, без использования дорогостоящего оборудования.
Конечно, это не первый перовскит, созданный для обнаружения гамма-излучения.
Но объем большинства лабораторных перовскитов галогенидов металлов, используемых для этого, ограничен примерно 1.2 мл, что с трудом поддается масштабированию до коммерческого уровня. Тем не менее, команда EPFL также разработала уникальный метод, называемый «ориентированное срастание кристалла с кристаллом», который позволил им получить целый литр кристаллов весом 3.Всего 8 кг.
«Лично мне очень нравилось работать на общих границах физики конденсированного состояния, химии и физики реакторов, и видеть, что это сотрудничество может привести к важным приложениям в нашем обществе», – говорит Павао Андри?Эвич, ведущий автор.