Fremtiden for røntgenbilleddannelse:Ultrastabile løsninger med høj opløsning med blyfri anti-perovskit nanokrystaller
Inden for materialeinspektion, medicinsk diagnostik, astronomisk opdagelse og videnskabelig forskning har efterspørgslen efter højopløselige og ultrastabile røntgenbilleddannelsesmetoder antændt en inderlig jagt på innovative røntgenfølsomme materialer. Disse eftertragtede materialer skal besidde exceptionelle kvaliteter såsom høj røntgendæmpning, effektiv scintillation, hurtigt lysnedbrydning og robust holdbarhed.
Blandt dem er bly-halogenid-baserede perovskitter dukket op som en overbevisende konkurrent på grund af deres bemærkelsesværdige luminescenseffektivitet, overlegne røntgendæmpningsevner og korte fluorescenslevetider. Imidlertid er deres anvendelse i scintillationsområdet hindret af toksiciteten af tungmetalbly (Pb), lavt fotonudbytte forårsaget af selvabsorptionseffekter og dårlig røntgenbestrålingsstabilitet.
Bryder barrierer:Blyfri anti-perovskit nanokrystaller
For at overvinde disse udfordringer har forskere søgt løsninger inden for blyfri nul-dimensionelle (0D) metalhalogenider, såsom kobber-, sølv-, zirconium- og mangan-baserede halogenider. Disse spændende alternativer har vist sig lovende som effektive scintillatorer til røntgendetektion og billeddannelse, og de kan prale af høje fotonudbytter, forskellige sammensætnings- og strukturmuligheder og en unik luminescensmekanisme kendt som selvfangede excitoner (STE'er).
En stor hindring ligger imidlertid i fremstillingen af disse metalhalogenider som tynde film eller wafers, hvilket resulterer i subpar billedopløsning på grund af lysspredning forårsaget af store partikler og krystalgrænser. Derudover står blyfri 0D-metalhalogenider over for udfordringer relateret til dårlig stabilitet, især i varme og fugtige miljøer.
I et gennembrud rapporteret i Advanced Photonics , udviklede forskere fra South China University of Technology en banebrydende tilgang, der revolutionerer røntgenbilleddannelse. De opnåede høj opløsning og ultrastabil røntgenbilleddannelse selv under krævende forhold med høj temperatur og fugtighed. Nøglen:blyfri Cs3 MnBr5 anti-perovskit nanokrystaller indlejret i en glasmatrix.
I modsætning til traditionelle perovskitmaterialer har anti-perovskiter en karakteristisk struktur repræsenteret som [MX4 ]XA3 [A =alkalimetal; M =overgangsmetal; og X =chlor (Cl), brom (Br) og iod (I)]. Denne unikke konfiguration har et luminescenscenter, [MX4 ] 2- tetraeder, beliggende i en tredimensionel (3D) XA6 oktaedrisk anti-perovskit skelet. Denne struktur reducerer interaktionen mellem luminescenscentret betydeligt, fremmer forbedrede rumlige indeslutningseffekter og giver i sidste ende høj kvanteeffektivitet og luminescensstabilitet.
Gennem processen med in-situ krystallisation under udglødning, Mn 2+ ioner er sømløst integreret i glasmatrixen, hvilket giver anledning til justerbare luminescensfarver, der spænder fra rød til grøn, som dikteret af udglødningsskemaet. Desuden Cs3 MnBr5 nanokrystal-indlejret glas udviser uovertruffen røntgenbestrålingsstabilitet, termisk stabilitet og vandmodstand.
Bemærkelsesværdigt nok kan den også prale af en exceptionel røntgendetektionsgrænse (767 nanogrå pr. sekund), en imponerende rumlig opløsning for røntgenbilleddannelse (19,1 linjepar pr. millimeter) og enestående røntgendosis-bestrålingsstabilitet (5,775 milligrå pr. sekund).
Dette arbejde præsenterer et spændende nyt skema, der udnytter potentialet i gennemsigtige glasagtige kompositter, der inkorporerer blyfri anti-perovskithalogenid-nanokrystaller til højopløsnings- og ultrastabile røntgenbilleddannelsesapplikationer. Resultaterne af denne forskning kunne tjene som en katalysator, der stimulerer yderligere udforskning og udvikling af nye metalhalogenider anti-perovskit materialer. I sidste ende baner denne opdagelse vejen for den fremtidige udvikling af næste generations røntgenbilledbehandlingsenheder, der lover transformative fremskridt inden for røntgendiagnostik og billeddannelse.
Flere oplysninger: Yakun Le et al., Transparente glasagtige kompositter, der inkorporerer blyfri anti-perovskit-halogenid nanokrystaller muliggør afstembar emission og ultrastabil røntgenbilleddannelse, Avanceret fotonik (2023). DOI:10.1117/1.AP.5.4.046002
Leveret af SPIE
Sidste artikelMaskinlæring forbedrer røntgenbilleder af nanoteksturer
Næste artikelLysaktiverede molekylære maskiner får celler i tale
Varme artikler
-
Verdens første porøse akupunkturnåle forbedrer terapeutiske egenskaberOverfladebilleder af:(a) Konventionelle akupunkturnåle, (b) DGIST Porøse anodiserede nåle. Porøse akupunkturnåle blev udviklet af professor Su-Il Ins forskerhold. Kredit:DGIST Et forskningshold fr -
Menneskelig berøringsnanopartikelsensor kunne forbedre påvisning af brystkræftRavi Saraf (til venstre) og medforsker Chieu Van Nguyen, som holder en tynd hinde op på et glidebetræk. Kredit:Craig Chandler (Phys.org) – Forskere fra University of Nebraska-Lincoln har udviklet -
At forme atomisk tynde materialer i suspenderede strukturerOphængte grafen nanobånd i wafer-skala. Kredit:Toshiaki Kato Forskere ved Tohoku University har realiseret wafer-skala og højtydende syntese af suspenderede grafen nanobånd. Den unikke vækstdynami -
Identifikation af kilden til vandforurening ved hjælp af syntetisk DNA-sandSulalit Bandyopadhyay arbejder på at lave kunstigt sand, der indeholder DNA. Målet er at bruge sandet til at spore vandstrømme, som er nyttig til at forstå, hvor forurening kommer fra, for eksempel. K
- At se farven på sammenfiltrede fotoner i molekylære systemer
- Hvordan en klimamodel kan illustrere og forklare istidsvariabilitet
- Amerikanske gevinster i luftkvalitet er ved at bremse
- Hvad er forskellen mellem hårdt og blødt vand?
- Army Corps på retssag over Missouri River oversvømmelse klage
- Græsstrå inspirerer til fremskridt inden for organiske solceller