Материаловеды МГУ разработали новые безопасные материалы для визуализации рентгеновского излучения

 

Сцинтилляторы — особый класс материалов, которые испускают свет видимого диапазона при попадании на них рентгеновского или другого ионизирующего излучения. Такие материалы применяются в медицине (рентгеновские аппараты), системах безопасности (досмотровые ленты в аэропортах) и неразрушающей диагностике материалов (дефектоскопия сварных швов). Основными параметрами сцинтилляторов, которые стремятся улучшать ученые во всем мире — их яркость (количество света, выделяемого при поглощении единицы ионизирующего излучения), долговечность и коэффициент ослабления рентгеновского излучения, определяющий какой толщины материал потребуется для эффективного детектирования излучения.

 

«В последние годы гибридные галогениды марганца(II) (ГГМ) привлекли широкое внимание благодаря своим впечатляющим оптическим свойствам, низкой токсичности и простоте получения. Являясь эффективными люминофорами, испускающими и поглощающими свет в различных диапазонах, и по этой причине лишенными вредного самопоглощения, эти соединения имеют высокий потенциал для использования в качестве недорогих сцинтилляторов. Однако большинство изученных на сегодняшний день ГГМ содержат объемные органические катионы и, как следствие, характеризуются низкой плотностью и низкой способностью поглощать рентгеновское излучение, что приводит к необходимости использовать толстые слои материала, снижающие пространственное разрешение устройств и усложняет создание устройств на их основе», — комментирует Алексей Тарасов, к.х.н., заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ, руководитель гранта РНФ.

 

«В данной работе мы решили исследовать бромиды марганца(II) с компактными органическими катионами, такими как формамидиний (FA+) и ацетамидиний (Ac+). В частности, мы синтезировали четыре новые фазы с различной координацией ионов марганца, демонстрирующих красное (FAMnBr3, AcMnBr3) и зеленое (FA3MnBr5, Ac2MnBr4) излучение. Измерения фотолюминесценции (ФЛ) и радиолюминесценции продемонстрировали высокие квантовые выходы ФЛ и приемлемые выходы сцинтилляционного света соединений на основе ацетамидиния. Кроме того, в отличие от большинства известных сцинтилляторов на основе ГГМ, обнаруженные материалы характеризуются относительно высокой плотностью из-за небольшой доли объема, занимаемой органическими катионами, поэтому их коэффициенты ослабления рентгеновского излучения сопоставимы с хорошо известными оксидными сцинтилляторами», — поясняет Сергей Фатеев, к.х.н., научный сотрудник лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ.