Perovskiter är material som består av organiska föreningar bundna till en metall. Drivs i spetsen för materialforskning på grund av deras struktur och egenskaper, perovskiter är öronmärkta för ett brett spektrum av applikationer, inklusive i solceller, Led-lampor, lasrar, och fotodetektorer.

Den sista ansökan, foto- eller ljusdetektering, är särskilt intressant för forskare vid EPFL:s School of Basic Sciences som har utvecklat en perovskit som kan upptäcka gammastrålning. Leds av laboratorierna av professorerna László Forró och Andreas Pautz, forskarna har publicerat sitt arbete i Avancerad vetenskap .

"Denna fotovoltaiska perovskitkristall, växte i denna kilogramstorlek, är en spelväxlare, "säger Forró." Du kan skiva den i skivor, som kisel, för optoelektroniska applikationer, och, i det här pappret, Vi visar dess användbarhet vid gammastrålningsdetektering. "

Övervakning av gammastrålning

Gammastrålar är en typ av penetrerande elektromagnetisk strålning som produceras från radioaktiva sönderfall av atomkärnor, t.ex., i kärnkrafts explosioner eller till och med supernovaer. Gammastrålar finns i den kortaste änden av det elektromagnetiska spektrumet, vilket innebär att de har den högsta frekvensen och den högsta energin. På grund av detta, de kan tränga igenom nästan vilket material som helst, och används i stor utsträckning inom hembygdsskydd, astronomi, industri, kärnkraftverk, miljöövervakning, forskning, och till och med medicin, för att upptäcka och övervaka tumörer och osteoporos.

Men just för att gammastrålning kan påverka biologisk vävnad, vi måste kunna hålla ett öga på dem. Att göra detta, vi behöver enkla, pålitlig, och billiga gammastrålningsdetektorer. Perovskiten som EPFL -forskarna utvecklat är baserad på kristaller av metylammoniumbly -tribromid (MAPbBr ₃ ) och verkar vara en idealisk kandidat, uppfyller alla dessa krav.

Kristallklara fördelar

Perovskiter "odlas" först som kristaller, och kristallernas kvalitet och tydlighet avgör materialets effektivitet när det förvandlas till tunna filmer som kan användas i enheter som solpaneler.

Perovskitkristallerna som EPFL -forskarna gjorde visar hög klarhet med mycket låga föroreningar. När de testade gammastrålar på kristallerna, de fann att de skapade fotobärare med en produkt med hög livslängd för rörlighet, 'som är ett mått på kvaliteten på strålningsdetektorer. Kortfattat, perovskiten kan effektivt upptäcka gammastrålning vid rumstemperatur, helt enkelt genom resistivitetsmätning.

Billigare och skalbar syntes

MAPbBr3 -delen av "metallhalogenid" -familjen av perovskiter, betyder att, till skillnad från marknadsledande kristaller, dess kristaller kan odlas från rikliga och billiga råvaror. Syntesen sker i lösningar nära rumstemperatur utan att behöva dyr utrustning.

Självklart, detta är inte den första perovskiten som görs för att upptäcka gammastrålning. Men volymen av de flesta lab-odlade metallhalogenidperovskiter som används för detta är begränsad till cirka 1,2 ml, vilket knappast är skalbart till kommersiella nivåer. Dock, teamet på EPFL utvecklade också en unik metod som kallas "orienterad kristallkristallintergrowth" som gjorde att de kunde göra en hel liter kristaller som totalt vägde 3,8 kg.

"Personligen, Jag trivdes väldigt bra med att arbeta vid de gemensamma gränserna för fysik av kondenserad materia, kemi och reaktorfysik, och att se att detta samarbete kan leda till en viktig tillämpning på vårt samhälle, "säger Pavao Andricevic, huvudförfattaren.