Game changer perovskite kan registrere gammastråler

Perovskites er materialer, der består af organiske forbindelser bundet til et metal. Drevet frem i spidsen for materialeforskning på grund af deres struktur og egenskaber, perovskiter er øremærket til en bred vifte af applikationer, herunder i solceller, LED lys, lasere, og fotodetektorer.

Den sidste ansøgning, foto- eller lysdetektion, er af særlig interesse for forskere ved EPFLs School of Basic Sciences, som har udviklet en perovskit, der kan detektere gammastråler. Ledet af laboratorierne af professorerne László Forró og Andreas Pautz, forskerne har offentliggjort deres arbejde i Avanceret Videnskab .

"Denne fotovoltaiske perovskit krystal, dyrket i denne kilogram størrelse, er en game changer, "siger Forró." Du kan skære det i skiver, som silicium, til optoelektroniske applikationer, og, i denne avis, vi demonstrerer dens anvendelighed i gammastråledetektion."

Overvågning af gammastråler

Gammastråler er en slags gennemtrængende elektromagnetisk stråling, der produceres fra det radioaktive henfald af atomkerner, f.eks., i atom- eller endda supernovaeksplosioner. Gammastråler er i den korteste ende af det elektromagnetiske spektrum, hvilket betyder, at de har den højeste frekvens og den højeste energi. På grund af dette, de kan trænge igennem næsten ethvert materiale, og bruges i vid udstrækning inden for hjemmesikkerhed, astronomi, industri, atomkraftværker, miljøovervågning, forskning, og endda medicin, til påvisning og overvågning af tumorer og osteoporose.

Men netop fordi gammastråler kan påvirke biologisk væv, vi skal kunne holde øje med dem. At gøre dette, vi har brug for enkle, pålidelig, og billige gammastråledetektorer. Perovskitten, som EPFL-forskerne udviklede, er baseret på krystaller af methylammoniumblytribromid (MAPbBr) ₃ ) og synes at være en ideel kandidat, opfylder alle disse krav.

Krystalklare fordele

Perovskitter bliver først "dyrket" som krystaller, og krystallernes kvalitet og klarhed bestemmer effektiviteten af ​​materialet, når det omdannes til tynde film, der kan bruges i enheder som solpaneler.

Perovskitkrystallerne, som EPFL-forskerne lavede, viser høj klarhed med meget lave urenheder. Da de testede gammastråler på krystallerne, de fandt ud af, at de genererede fotobærere med et produkt med høj mobilitetslevetid, ' som er en måling af kvaliteten af ​​strålingsdetektorer. Kort sagt, perovskitten kan effektivt detektere gammastråler ved stuetemperatur, blot ved resistivitetsmåling.

Billigere og skalerbar syntese

MAPbBr3-delen af ​​"metalhalogenid"-familien af ​​perovskitter, betyder, at i modsætning til markedsledende krystaller, dens krystaller kan dyrkes fra rigelige og billige råvarer. Syntesen foregår i opløsninger tæt på stuetemperatur uden behov for dyrt udstyr.

Selvfølgelig, dette er ikke den første perovskit, der er lavet til gammastråling. Men volumenet af de fleste laboratoriedyrkede metalhalogenidperovskitter, der anvendes til dette, er begrænset til omkring 1,2 ml, som næppe er skalerbar til kommercielle niveauer. Imidlertid, teamet hos EPFL udviklede også en unik metode kaldet 'oriented crystal-crystal intergrowth', der gjorde det muligt for dem at lave en hel liter krystaller, der vejede 3,8 kg i alt.

"Personligt, Jeg nød meget at arbejde ved de fælles grænser for kondenseret stoffysik, kemi og reaktorfysik, og at se, at dette samarbejde kan føre til vigtig anvendelse i vores samfund, " siger Pavao Andricevic, hovedforfatteren.