Физики Уральского федерального университета планируют создавать сверхчувствительные перовскитные детекторы рентгеновского и гамма-излучения. Они работают при низких дозах облучения, поэтому востребованы в медицине и других приложениях (к примеру, для проверки багажа). Описание экспериментов с перовскитами ученые опубликовали в журнале Nanomaterials. Исследование выполнено в рамках проекта Минобрнауки России «Разработка перспективных систем генерации и хранения энергии для применения в космосе».
«Много лет мы работаем с перовскитными солнечными панелями для космических условий, где постоянный сильный поток радиации. То есть создаем перовскитные материалы, которые, с одной стороны, эффективны в таких сложных условиях, а с другой — стойкие и продолжительное время не деградируют. Следующий этап нашей работы, который видится нам логичным — это создание детекторов ионизирующего облучения на основе перовскитов. То есть перовскитных датчиков, которые также будут работать в условиях длительного облучения», — объясняет заведующий лабораторией фотовольтаических материалов УрФУ Иван Жидков.
На первом этапе работ ученые смоделировали, как различные виды перовскитов ведут себя в широком диапазоне рентгеновского и гамма-излучений (самый проникающий вид радиации). Им удалось объяснить процессы, которые приводят к разрушению, определить оптимальную толщину материала и оптимальный состав под разные задачи.
«Если мы понимаем, какие процессы приводят к образованию дефектов, мы можем их избегать при создании солнечных панелей или датчиков. Также это подсказывает нам, какие процессы приводят к увеличению продолжительности работы датчиков или панелей, что в итоге дает нам возможность управлять свойствами материалов», — добавляет Иван Жидков.
Наиболее интересными для задач ученых оказались двухкатионные перовскиты, поясняет Жидков. Детекторы из таких перовскитов высокочувствительные, могут работать в режиме реального времени, универсальны для применения. А главное — такими детекторами можно получать картинку хорошего качества при невысоком облучении, что снижает дозы как для пациентов стоматологий, клиник, так и для сотрудников учреждений (в том числе аэропортов).
«Из-за высокой чувствительности перовскиты можно использовать в рентген-диагностике. Их можно делать очень тонкими, чувствительными к низким дозам облучения и при этом получать изображения в высоком разрешении, по которым будет проще ставить точный диагноз. Кроме того, такие детекторы можно устанавливать в сканеры в системах безопасности в аэропортах или метро», — констатирует Иван Жидков.
Для изготовления прототипа планируется использовать отечественные материалы и оборудование, добавил ученый.
Справка
Перовскит богат такими тяжелыми элементами, как свинец, йод и др. Поэтому в сравнении с кремнием рентгеновские лучи легче поглощаются и обнаруживаются в перовските. За счет этой особенности перовскитные датчики лучше кремниевых с точки зрения улавливания рентгеновских лучей.
Перовскитные пленки также в сравнении с кремниевыми проще наносить на подложки или поверхности. Их производство дешевле и не требует высокотемпературных процессов.
