Un equipo de investigación de la Universidad Northwestern y el Laboratorio Nacional de Argonne ha desarrollado un material excepcional de próxima generación para la detección de radiación nuclear que podría proporcionar una alternativa significativamente menos costosa a los detectores que ahora se usan comercialmente.
Específicamente, el material de alto rendimiento se utiliza en un dispositivo que puede detectar rayos gamma, señales débiles emitidas por materiales nucleares y puede identificar fácilmente los isótopos radiactivos individuales. Han pasado más de 30 años desde que se utilizó un material con este rendimientodesarrollado, con el nuevo material que tiene la ventaja de una producción económica.
Los usos potenciales del nuevo dispositivo incluyen detectores más extendidos, incluyendo dispositivos portátiles, para armas y materiales nucleares, así como aplicaciones en imágenes biomédicas, astronomía y espectroscopía.
"Los gobiernos del mundo quieren una forma rápida y de bajo costo de detectar rayos gamma y radiación nuclear para combatir las actividades terroristas, como el contrabando y las bombas sucias, y la proliferación de materiales nucleares", dijo Mercouri G. Kanatzidis, de Northwestern.autor correspondiente del artículo: "Este ha sido un problema muy difícil de resolver para los científicos. Ahora tenemos un nuevo y emocionante dispositivo semiconductor que es económico de fabricar y funciona bien a temperatura ambiente".
Kanatzidis es profesor de química Charles E. y Emma H. Morrison en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg. Tiene una cita conjunta con Argonne.
La investigación fue publicada esta semana en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
En 2013, Argonne publicó un estudio científico que señalaba la promesa del bromuro de plomo y cesio en forma de cristales de perovskita para la detección de radiación de alta energía. Desde entonces, los investigadores liderados por Kanatzidis, Duck Young Chung de Argonne y Constantinos Stoumpos de Northwestern han trabajadopara purificar y mejorar el material.
El avance se produjo cuando Yihui He, un becario postdoctoral en el grupo de Kanatzidis y el primer autor del artículo, tomó el material mejorado y reconfiguró el dispositivo semiconductor. En lugar de usar el mismo electrodo a cada lado del cristal, usó dos electrodos diferentesCon este diseño asimétrico, el dispositivo solo conduce electricidad cuando hay rayos gamma.
Los investigadores compararon el rendimiento de su nuevo detector de bromuro de plomo y cesio con el detector convencional de telururo de zinc y cadmio CZT y descubrieron que funciona igual de bien en la detección de rayos gamma con alta resolución de cobalto-57.
"Logramos el mismo rendimiento en dos años de investigación y desarrollo que otros lograron en 20 años con teluro de cadmio y zinc, el material costoso que se usa actualmente", dijo Kanatzidis.
Kanatzidis enfatizó que es importante saber cuál es el material emisor de rayos gamma, porque algunos materiales son legales y otros ilegales. Cada isótopo radiactivo posee su propia "huella digital": un comportamiento de descomposición diferente y un rayo gamma característico únicoespectro de emisión. El nuevo detector de bromuro de plomo y cesio puede detectar estas huellas digitales.
En el estudio, los investigadores encontraron que el detector identificó con éxito los isótopos radiactivos americio-241, cobalto-57, cesio-137 y sodio-22. Los investigadores también produjeron muestras de cristal más grandes para demostrar que el material puede ampliarse.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Megan Fellman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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