"Oyun Değiştirici" Perovskite Yüksek Enerjili Gama Işınlarını Algılayabilir
Perovskitler, bir metale bağlı organik bileşiklerden oluşan malzemelerdir. Yapıları ve özellikleri nedeniyle malzeme araştırmalarında ön plana çıkan perovskitler, güneş pilleri, LED ışıklar, lazerler ve fotodedektörler dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalar için ayrılmıştır.
Bu son uygulama, fotoğraf veya ışık algılama, gama ışınlarını algılayabilen bir perovskit geliştiren EPFL Temel Bilimler Okulu'ndaki bilim adamlarının özellikle ilgisini çekiyor. Profesör Lászlo Forró ve Andreas Pautz'un laboratuvarları tarafından yönetilen araştırmacılar, çalışmalarını Advanced Science'da yayınladılar .
Forró, "Bu kilogram boyutunda büyüyen bu fotovoltaik perovskit kristali bir oyunun kurallarını değiştiriyor" diyor. "Optoelektronik uygulamalar için silikon gibi gofretler halinde dilimleyebilirsiniz ve bu yazıda gama ışını algılamadaki faydasını gösteriyoruz."
Gama ışınlarını izleme
Gama ışınları, örneğin nükleer veya hatta süpernova patlamalarında atom çekirdeğinin radyoaktif bozunmasından üretilen bir tür nüfuz eden elektromanyetik radyasyondur. Gama ışınları, elektromanyetik spektrumun en kısa ucundadır, yani en yüksek frekansa ve en yüksek enerjiye sahip oldukları anlamına gelir. Bu nedenle, hemen hemen her materyale nüfuz edebilirler ve ülke güvenliği, astronomi, endüstri, nükleer santraller, çevresel izleme, araştırma ve hatta tıpta tümörleri ve osteoporozu tespit etmek ve izlemek için yaygın olarak kullanılırlar.
Ama tam olarak gama ışınları biyolojik dokuyu etkileyebildiği için, onlara göz kulak olmamız gerekiyor. Bunu yapmak için basit, güvenilir ve ucuz gama ışını dedektörlerine ihtiyacımız var. EPFL bilim adamlarının geliştirdiği perovskit, metilamonyum kurşun tribromid (MAPbBr3) kristallerine dayanıyor ve tüm bu gereksinimleri karşılayan ideal bir aday gibi görünüyor.
Kristal netliğinde avantajlar
Perovskitler önce kristaller olarak “büyütülür” ve kristallerin kalitesi ve berraklığı, güneş paneli gibi cihazlarda kullanılabilecek ince filmlere dönüştürüldüğünde malzemenin verimini belirler.
EPFL bilim adamlarının yaptığı perovskit kristalleri, çok düşük safsızlıklarla yüksek netlik gösteriyor. Kristaller üzerinde gama ışınlarını test ettiklerinde, radyasyon dedektörlerinin kalitesinin bir ölçüsü olan yüksek bir “mobilite-ömür boyu ürün” ile fotoğraf taşıyıcıları ürettiklerini keşfettiler. Kısacası, perovskite, sadece direnç ölçümü ile oda sıcaklıklarında gama ışınlarını verimli bir şekilde tespit edebilir.
Daha ucuz ve ölçeklenebilir sentez
Perovskitlerin "metal halojenür" ailesinin MAPbBr3 parçası, yani pazar lideri kristallerin aksine kristalleri bol ve düşük maliyetli hammaddelerden yetiştirilebilir. Sentez, pahalı ekipmana ihtiyaç duymadan oda sıcaklığına yakın solüsyonlarda gerçekleşir.
Tabii ki, bu gama ışını tespiti için yapılan ilk perovskit değil. Ancak bunun için kullanılan laboratuvarda yetiştirilen metal halojenür perovskitlerin çoğunun hacmi yaklaşık 1,2 ml ile sınırlıdır ve bu, ticari seviyelere neredeyse hiç ölçeklenemez. Bununla birlikte, EPFL'deki ekip ayrıca, toplam 3,8 kg ağırlığındaki bir litre kristal yapmalarına izin veren 'yönlendirilmiş kristal-kristal iç içe büyüme' adı verilen benzersiz bir yöntem geliştirdi.
Baş yazar Pavao Andričevic, "Kişisel olarak, yoğunlaştırılmış madde fiziği, kimya ve reaktör fiziğinin ortak sınırlarında çalışmaktan ve bu işbirliğinin toplumumuz için önemli uygulamalara yol açabileceğini görmekten çok keyif aldım," diyor.