“游戏规则改变者”钙钛矿可以探测高能伽玛射线

时间：2022-05-31 14:25:04 来源：

LPMC上3.8 kg大CH3NH3PbBr3晶体生长，用于高能伽马射线探测。接下来，Rubik多维数据集将设置比例。

钙钛矿是由与金属结合的有机化合物组成的材料。钙钛矿因其结构和性能而被推向材料研究的最前沿，被指定用于包括太阳能电池，LED灯，激光器和光电探测器在内的广泛应用。

EPFL基础科学学院的科学家特别感兴趣的是最后一种应用，即照片或光的检测，他们已经开发出可以检测伽马射线的钙钛矿。在LászloForró教授和Andreas Pautz教授的实验室的带领下，研究人员将他们的工作发表在高级科学上。

“这种千克大小的光伏钙钛矿晶体可以改变游戏规则，”Forró说。“您可以将其切成薄片，例如硅，以用于光电应用，在本文中，我们将展示其在伽马射线检测中的效用。”

监控伽玛射线

伽马射线是一种穿透性的电磁辐射，它是由原子核的放射性衰变产生的，例如在核爆炸或超新星爆炸中。伽马射线位于电磁频谱的最短端，这意味着它们具有最高的频率和最高的能量。因此，它们几乎可以穿透任何材料，并广泛用于国土安全，天文学，工业，核电站，环境监测，研究甚至医学中，以检测和监测肿瘤和骨质疏松症。

但是正是因为伽马射线会影响生物组织，所以我们必须能够密切关注它们。为此，我们需要简单，可靠且便宜的伽马射线探测器。EPFL科学家开发的钙钛矿基于甲基溴化三铵铅（MAPbBr3）的晶体，似乎是满足所有这些要求的理想候选者。

明显的优势

钙钛矿首先作为晶体生长，晶体的质量和透明度决定了将其转变为可用于太阳能电池板等设备的薄膜时材料的效率。

EPFL科学家制作的钙钛矿晶体显示出很高的透明度，杂质含量也非常低。当他们在晶体上测试伽马射线时，他们发现它们产生的光载流子具有很高的“移动寿命产品”，可以衡量辐射探测器的质量。简而言之，钙钛矿可以简单地通过电阻率测量有效地检测室温下的伽马射线。

便宜且可扩展的综合

钙钛矿“金属卤化物”家族的MAPbBr3部分，这意味着与市场领先的晶体不同，它的晶体可以从丰富而低成本的原材料中生长。该合成在接近室温的溶液中进行，不需要昂贵的设备。

当然，这并不是第一个用于伽玛射线探测的钙钛矿。但是用于此目的的大多数实验室生长的金属卤化物钙钛矿的体积被限制在约1.2 ml，很难扩展到商业水平。但是，EPFL的团队还开发了一种称为“定向晶体-晶体共生”的独特方法，该方法使他们能够制造一整升重3.8千克的晶体。

“我个人非常喜欢在凝聚态物理，化学和反应堆物理学的共同领域工作，并看到这种合作可以为我们的社会带来重要的应用，”主要作者帕瓦·安德里奇维奇（PavaoAndričevic）说。

参考：PavaoAndričević，Pavel Frajtag，Vincent Pierre Lamirand，Andreas Pautz，MártonKollár，BálintNáfrádi，Andrzej Sienkiewlz，Tonko Garma和L. December，“卤化物钙钛矿的千克级结晶生成，用于伽马射线剂量率测量” 2020年，先进科学.DOI：
10.1002 / advs.202001882

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