Из перовскитов изготовили эффективные детекторы радиации
Перовскиты — это класс минералов с кристаллической структурой, которая делает их очень эффективными при взаимодействии с фотонами. Наиболее заметное применение — перовскитные солнечные элементы, эффективность которых резко возросла за немногим более десяти лет, достигнув 25,5% в одиночку или 29,15% в сочетании с кремнием.
Но их использование может выходить за рамки производства электричества из света. Этот же механизм можно использовать в качестве датчика освещенности — если устройство излучает разряд электричества, значит, откуда-то идет свет. Группа исследователей адаптировала этот процесс, применив его, помимо фотонов, и к другому типу субатомных частиц — нейтронам. Свободные нейтроны испускаются в результате ядерных реакций, поэтому устройство на основе перовскита можно использовать для обнаружения утечек на атомных электростанциях или радиоактивных материалов, которые хранятся и транспортируются неправильно.
В частности, перовскит, использованный в этом исследовании, представлял собой соединение, называемое трибромидом метиламмония и свинца. Кристаллы этого материала были подвергнуты воздействию нейтронного источника, и, конечно же, в результате возникло достаточно крошечных электрических токов. Нейтроны проникают в ядра атомов кристалла, переводя их в более высокое энергетическое состояние. Ток быстро распадается на гамма-лучи, которые заряжают перовскит и создают измеримый ток.
Проблема заключалась в том, что этот ток был слишком мал, чтобы иметь практическое применение. Таким образом, команда усилила его, добавив тонкий слой металлического гадолиния, который достигает более высокого уровня энергии, чем один перовскит, производя больше гамма-фотонов и повышая мощность. Полученный ток затем можно передать через угольный электрод в вольтметр или измеритель тока.
В окончательной версии детектора исследователи вырастили кристалл перовскита вокруг фольги гадолиния, так что последний был полностью поглощен первой. Это еще больше усилило сигнал и даже позволило измерить направление и размер нейтронного потока. Используемые материалы обладают и другими преимуществами.
«Это просто, дешево и рентабельно», — заявил Ласло Форро, автор исследования. «Это принципиальное доказательство того, что это работает. А теперь мы можем подумать о конфигурации для очень эффективного детектора».
Новый прибор просто в изготовлении и при том обладает рядом полезных качеств