Usynlige røntgenstråler bliver blå

Et nyt reaktionssystem kan registrere røntgenstråler ved den højeste følsomhed nogensinde registreret ved hjælp af organiske molekyler. Systemet, udviklet af forskere ved Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Ikoma, Japan; og Centre National de la Recherche Scientfique (CNRS), Toulouse, Frankrig, involverer cykloreversion af terarylen, får molekylet til at skifte reversibelt mellem farveløse og blå isoformer i nærvær eller fravær af røntgenstråler. Med påvisning i sikre doser, dette reaktionssystem forventes at opdage selv de svageste røntgenniveauer, der betragtes som farlige.

Fotoreaktive materialer konverterer lysindgang til kemisk output og er standard inden for halvleder- og 3D-udskrivningsteknologier. Nogle af disse materialer bruges også til øjenbeskyttelse, f.eks., solbriller, der kan reducere UV -eksponering ved at ændre linsens farve. Tilsvarende arbejdere med risiko for røntgenstråling udsættes for at bære overvågningsskilt, der angiver farlige niveauer gennem ændringer i fotoreaktive materialer. Imidlertid, NAIST -professor Tsuyoshi Kawai understreger, at disse badges ikke helt eliminerer risikoen.

"Nuværende materialer til bærbare detektorer er følsomme for omkring 1 Gy. Ideelt set sikkerhedsstyringssystemer ønsker omkring hundrede gange mere følsomhed, " han siger.

Kawai er ekspert i at øge fotokonversionseffektiviteten af ​​fotoreaktive molekyler, have fokuseret sin opmærksomhed primært på terarylenes, organiske molekyler, hvormed hans forskerteam konsekvent har opnået usædvanligt høje reaktionseffektiviteter.

"Vi har støt forbedret antallet af molekyler, der kan gennemgå fotokonvertering som reaktion på en foton. Det var en til en i 2011, og i dag bliver det til 33 molekyler pr. Foton, " han siger.

At øge kvanteudbyttet af terarylener er at maksimere antallet af ændringer, der kan induceres af en enkelt foton. De har valgt terarylener på grund af deres reversibilitet, hvilket betyder, at molekylet kan konverteres tilbage til den blå blå isoform ved eksponering for ultraviolet lys, så systemet kan nulstilles til gentagen brug.

Ja, farveændringen er en af ​​flere grunde til, at han mener, at organiske molekyler er at foretrække, når man overvejer røntgendetektorer.

"Fotokromiske organiske detektorer kan rapportere røntgenstråler gennem let observerede farveændringer og er genanvendelige og lette at behandle, " han siger.

Den vigtigste ændring af terarylenmolekylerne var tilføjelsen af ​​en phenylgruppe til kun et af molekylerne to phenylthiophengrupper, hvilket muliggjorde reversibel fotokonvertering mellem to isoformer. Resultatet var en følsomhed på op til 0,3 Gy, hvilket gør det mere end 1000 gange mere følsomt end nuværende kommercielle systemer. Især 0,3 Gy betragtes som et sikkert eksponeringsniveau, tyder på, at intet farligt niveau vil blive uopdaget.

Fotokonverteringsreaktioner som fotosyntese eller neural stimulation som reaktion på lys i vores øjne sker med mindre end 100% effektivitet (mindre end et molekyle reagerer på en foton). Systemet designet af forskerne, imidlertid, kunne opnå 3300% (33 molekyler pr. foton), viser potentialet for organiske molekyler i kunstige systemer.

"Jeg tror, ​​at dette er den højeste effektivitet, der nogensinde er rapporteret for fotokonvertering med et organisk molekyle, "bemærker Kawai.