Ученые разработали новые соединения, которые эффективно преобразуют рентгеновское излучение в видимый свет. Эти материалы находят применение в рентгеновских аппаратах, системах безопасности в аэропортах и датчиках ионизирующего излучения.
Новые соединения превосходят существующие аналоги по эффективности, при этом их просто получить, они дешевы и безопасны. Исследование, поддержанное грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликовано в журнале Dalton Transactions.
Новые соединения эффективно преобразуют рентгеновские лучи в видимый свет благодаря своим уникальным свойствам. Они просты в получении, недороги и нетоксичны, что делает их перспективными для широкого применения в различных областях, где требуется регистрация рентгеновского излучения.
Как проводилась работа
Ученые Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова синтезировали четыре новых соединения марганца, комбинируя его с бромом и компактными органическими остатками. Для достижения этой цели исследователи поместили кристаллы бромида марганца в органические растворители, такие как изопропанол и диоксан, и нагревали смесь до 70°C на протяжении нескольких дней. В результате этих процессов из раствора образовались кристаллы искомых соединений, выпадающие в осадок.
Какие были сделаны выводы из проводимых экспериментов
Исследователи изучали спектры люминесценции новых материалов под воздействием рентгеновского или ультрафиолетового излучения.
Эксперименты показали, что два вещества испускают красный свет, а два других – зеленый. При этом сравнение с существующими гибридными галогенидами марганца продемонстрировало, что разработанные материалы значительно эффективнее преобразуют падающее на них высокоэнергетическое излучение в видимый свет.
Так, для достижения 100% поглощения материалами с объемными органическими молекулами требуется толщина в несколько миллиметров. В случае новых молекул аналогичный результат достигается при толщине всего в доли миллиметра. Это позволит использовать их в компактных детекторах ионизирующего излучения и медицинской аппаратуре.
Синтезированные нами образцы отличаются высокой плотностью, что обусловлено малой долей объема, занимаемой органическими компонентами в их структуре. Это свойство способствует более эффективному улавливанию рентгеновского и видимого излучения, а также их преобразованию. Об этом рассказал Сергей Фатеев, кандидат химических наук и научный сотрудник лаборатории новых материалов для солнечной энергетики на факультете наук о материалах МГУ имени М. В. Ломоносова, который участвует в проекте, поддержанном грантом РНФ.
В будущем мы намерены исследовать системы с различными органическими молекулами и галогенами для выявления материалов, которые окажутся наиболее эффективными при разработке тонкопленочных оптоэлектронных устройств, предназначенных для детектирования ионизирующего излучения. Наша цель заключается в создании эффективных прототипов рентгеновских детекторов и визуализационных экранов, которые будут использоваться в медицине и научных исследованиях, – делится планами руководитель проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда, Алексей Тарасов, кандидат химических наук и заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики на факультете наук о материалах МГУ.