Un equipo de investigación en Empa y ETH Zurich ha desarrollado cristales individuales hechos de perovskitas de haluro de plomo, que pueden medir la radiación radiactiva con alta precisión. Los experimentos iniciales han demostrado que estos cristales, que pueden fabricarse a partir de soluciones acuosas o de bajo preciolos disolventes funcionan tan bien como los semiconductores convencionales de teluro de cadmio, que son considerablemente más complicados de producir. El descubrimiento podría reducir el precio de muchos radiodetectores, como en escáneres en el sector de la seguridad, dosímetros portátiles en centrales eléctricas ydispositivos de medición en diagnóstico médico.
Los fotones gamma casi siempre acompañan a la desintegración radiactiva de los isótopos inestables. Para identificar sustancias radiactivas, los detectores gamma rentables y altamente sensibles que funcionan a temperatura ambiente tienen una gran demanda. Sin embargo, encontrar sustancias adecuadas es más fácil quehecho, como explica Maksym V. Kovalenko, profesor de ETH Zurich y líder del grupo de investigación en Empa: el codiciado semiconductor debe ser de excelente calidad electrónica, es decir, exhibir una alta movilidad y vida útil de los portadores, junto con una baja densidad de trampaestados, así como de portadores intrínsecos a temperatura ambiente. Segundo, debe estar compuesto de elementos pesados que puedan absorber fotones gamma altamente energéticos. Tercero, debe ser posible hacer crecer grandes cristales individuales de este material y estos cristales deben ser estables, ambosmecánica y térmicamente.
Química clásica del vaso de precipitados
Hasta ahora, solo el telururo de cadmio CdTe había cumplido con estos requisitos. Sin embargo, la sustancia también utilizada para producir células solares de película delgada no es soluble en agua y solo se derrite a temperaturas superiores a 1,000 grados Celsius, lo que hace que la producción del detectorcristales complicados y caros. Kovalenko y su equipo ahora han logrado fabricar cristales individuales de otra familia de nuevos semiconductores perovskitas de haluro de plomo en un vaso de precipitados de vidrio habitual a un costo de unos pocos francos suizos por cristal. Estos cristales se pueden usar comodetectores altamente sensibles para la radiación gamma, como informaron recientemente los investigadores en la revista Fotónica de la naturaleza .
Una posible aplicación podría ser un mini contador Geiger, que se puede conectar a teléfonos inteligentes. Esto podría permitir a las personas en áreas contaminadas, por ejemplo, evaluar la radiactividad de sus alimentos.
Aplicaciones en neurodiagnóstico
Otro campo de aplicación potencial para los nuevos cristales es el diagnóstico de problemas metabólicos en el cerebro. Los trastornos del receptor de dopamina pueden tener numerosas consecuencias: Parkinson, esquizofrenia, hiperactividad TDAH, trastornos de ansiedad social o drogadicción y alcoholismo. Estos trastornos son diagnosticados pordar a los pacientes sustancias trazadoras radiactivas, que hacen que la actividad cerebral sea visible en la resonancia magnética MRI. Sin embargo, la administración de sustancias radiactivas no está exenta de riesgos: si la sustancia es impura, puede tener efectos adversos para la salud. Sin embargo, su pureza tiene quese verificará rápidamente ya que la sustancia trazadora tiene una vida media bastante baja, lo que significa que se degrada rápidamente.
Para demostrar las "capacidades" de las perovskitas de haluro de plomo, el equipo de Kovalenko usó el nuevo detector de cristal único para probar la pureza isotópica de 18F-fallypride, una sustancia trazadora utilizada en ensayos clínicos en receptores de dopamina. 18F-fallypride es radiactivo ytiene una vida media de 110 minutos, lo que significa que hay muy poco tiempo para probar la pureza radiactiva de la sustancia entre su producción e inyección.
Hasta ahora, las mediciones de pureza se han realizado en un elaborado proceso de dos pasos: en primer lugar, la sustancia se separa mediante la técnica de cromatografía líquida de alto rendimiento. En la segunda fase, la radiactividad se mide con un detector.Gracias al nuevo cristal, los investigadores pudieron reducir este proceso de dos etapas con éxito a un simple paso. El cristal simplemente necesita mantenerse frente a la sustancia trazadora para tomar las lecturas.
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Materiales proporcionado por Empa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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