Ultrastabiele röntgenbeeldvorming met hoge resolutie met behulp van loodvrije anti-perovskiet nanokristallen
door Staff Writers
Guangzhou, China (SPX) 12 juli 2023
Op het gebied van materiaalinspectie, medische diagnostiek, astronomische ontdekkingen en wetenschappelijk onderzoek heeft de vraag naar ultrastabiele röntgenbeeldvormingsmethoden met hoge resolutie geleid tot een vurig streven naar innovatieve röntgengevoelige materialen. Deze gewilde materialen moeten uitzonderlijke eigenschappen hebben, zoals een hoge verzwakking van röntgenstralen, efficiënte scintillatie, snel lichtverval en robuuste duurzaamheid.
Onder hen zijn perovskieten op basis van loodhalogenide naar voren gekomen als een overtuigende concurrent vanwege hun opmerkelijke luminescentie-efficiëntie, superieure X-ray verzwakkingsmogelijkheden en korte fluorescentielevensduren. Hun toepassing in het scintillatieveld wordt echter belemmerd door de toxiciteit van zwaar metaal lood (Pb), lage fotonenopbrengst veroorzaakt door zelfabsorptie-effecten en slechte röntgenbestralingsstabiliteit.
Barrières doorbreken: loodvrije anti-perovskiet nanokristallen
Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, hebben onderzoekers oplossingen gezocht in loodvrije nul-dimensionale (0D) metaalhalogeniden, zoals haliden op basis van koper, zilver, zirkonium en mangaan. Deze intrigerende alternatieven zijn veelbelovend gebleken als effectieve scintillatoren voor röntgendetectie en -beeldvorming, met hoge fotonenopbrengsten, diverse compositie- en structuuropties en een uniek luminescentiemechanisme dat bekend staat als self-trapped excitons (STE's).
Een grote hindernis ligt echter in de fabricage van deze metaalhalogeniden als dunne films of wafels, wat resulteert in een ondermaatse beeldresolutie als gevolg van lichtverstrooiing veroorzaakt door grote deeltjes en kristalgrenzen. Bovendien worden loodvrije 0D-metaalhalogeniden geconfronteerd met uitdagingen in verband met slechte stabiliteit, vooral in warme en vochtige omgevingen.
In een verbazingwekkende doorbraak die in het tijdschrift Advanced Photonics wordt gerapporteerd, hebben onderzoekers van de South China University of Technology een baanbrekende aanpak ontwikkeld die een revolutie teweegbrengt in röntgenbeeldvorming. Ze hebben een hoge resolutie en ultrastabiele röntgenbeeldvorming bereikt, zelfs in veeleisende omstandigheden van hoge temperatuur en vochtigheid. De sleutel tot hun succes ligt in loodvrije Cs3MnBr5 anti-perovskiet nanokristallen ingebed in een glazen matrix.
In tegenstelling tot traditionele perovskietmaterialen hebben anti-perovskieten een onderscheidende structuur die wordt weergegeven als [MX4]XA3 [A = alkalimetaal; M = overgangsmetaal; en X = chloor (Cl), broom (Br) en jodium (I)]. Deze unieke configuratie heeft een luminescentiecentrum, de [MX4]2-tetraëder, genesteld in een driedimensionaal (3D) XA6 octaëdrisch anti-perovskiet skelet. Deze structuur vermindert de interactie van het luminescentiecentrum aanzienlijk, bevordert verbeterde ruimtelijke opsluitingseffecten en levert uiteindelijk een hoge kwantumefficiëntie en luminescentiestabiliteit op.
Door het proces van in-situ kristallisatie tijdens het uitgloeien, worden Mn2+-ionen naadloos geïntegreerd in de glasmatrix, wat leidt tot instelbare luminescentiekleuren variërend van rood tot groen, zoals gedicteerd door het uitgloeischema. Bovendien vertoont het in nanokristallen ingebedde Cs3MnBr5-glas een ongeëvenaarde stabiliteit bij röntgenstraling, thermische stabiliteit en waterbestendigheid. Opmerkelijk is dat het ook beschikt over een uitzonderlijke röntgendetectielimiet van 767 nanogrijs per seconde, een indrukwekkende ruimtelijke resolutie van röntgenstraling van 19.1 lijnparen per millimeter en een uitstekende stabiliteit van de röntgenstralingsdosis van 5.775 milligrays per seconde.
Dit baanbrekende werk presenteert een intrigerend nieuw schema dat het potentieel benut van transparante glasachtige composieten met loodvrije anti-perovskiethalogenide nanokristallen voor ultrastabiele röntgenbeeldvormingstoepassingen met hoge resolutie. De resultaten van dit onderzoek zouden als katalysator kunnen dienen en verdere exploratie en ontwikkeling van nieuwe metaalhalogenide-antiperovskietmaterialen stimuleren. Uiteindelijk maakt deze ontdekking de weg vrij voor de toekomstige ontwikkeling van röntgenbeeldvormingsapparatuur van de volgende generatie, die baanbrekende vooruitgang belooft op het gebied van röntgendiagnostiek en beeldvorming.
Gerelateerde Links
Zuid-Chinese Technische Universiteit
Computerchiparchitectuur, technologie en fabricage
Nanotechnologie-nieuws van SpaceMart.com
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
- Bron: https://www.spacedaily.com/reports/High_resolution_ultrastable_X_ray_imaging_usng_lead_free_anti_perovskite_nanocrystals_999.html
