Сотрудники кафедры химии, новых технологий и материалов университета «Дубна» работают над созданием детекторов рентгеновского излучения на основе перовскита.
Что такое перовскит?
Довольно редкий минерал перовскит, в состав которого входит титанат кальция, был открыт на Урале в 1839 году. Гораздо позже учеными были обнаружены его уникальные физико-химические свойства, которые сегодня активно изучаются.
Одно из перспективных направлений применения минерала — разработка оптоэлектронных устройств на основе перовскитных полупроводников. Это открывает путь для создания дешевых высокоэффективных солнечных элементов, светодиодов и фотодетекторов, которые могут применяться в том числе для медицинской диагностической техники. Такие устройства отличаются более высокой чувствительностью по сравнению с современными аналогами, используемыми в медицине.
Как изучают перовскит в Университете «Дубна»?
Исследовать перовскит начали в 2015 году под руководством профессора Павла Гладышева. Несколько лет команда из студентов и аспирантов кафедры химии, новых технологий и материалов наполняла лабораторную базу для начала экспериментальных работ. Начиная с 2022 года исследования ведутся под руководством профессора кафедры, ведущего научного сотрудника лаборатории теоретической физики имени Н. Н. Боголюбова ОИЯИ, доктора физико-математических наук Рашида Назмитдинова. Теперь — практика: ученые начали разработку тех самых фотодетекторов, которые найдут применение в медицинской сфере.
Какую проблему решит использование перовскита?
Высокие дозы рентгеновского излучения увеличивают риск развития рака у пациентов в более позднем возрасте из-за повреждения ДНК ионизирующим излучением. Часто это вызывает беспокойство у пациентов и сотрудников медицинских учреждений. С помощью минерала возможно создание рентгеновских детекторов нового поколения.
Как это работает?
- Полупроводниковые перовскиты содержат элементы с высоким атомным номером — цезий и свинец. Они имеют способность останавливать рентгеновское излучение.
- Детекторы на основе перовскитных материалов обладают большей чувствительностью и разрешающей способностью: это позволяет получать рентгеновские изображения высокой точности.
Так можно создать более безопасные для пациентов рентгеновские аппараты: уменьшится доза облучения, а качество получаемого изображения улучшится.
Конечная цель исследователей — разработать теоретические и практические подходы к созданию высокочувствительных перовскитных детекторов рентгеновского излучения для нужд биомедицины.