Högupplöst, ultrastabil röntgenbild med blyfria anti-perovskite nanokristaller
av Staff Writers
Guangzhou, Kina (SPX) 12 juli 2023
Inom områdena materialinspektion, medicinsk diagnostik, astronomiska upptäckter och vetenskaplig forskning har efterfrågan på högupplösta och ultrastabila röntgenavbildningsmetoder antänt en ivrig jakt på innovativa röntgenkänsliga material. Dessa eftertraktade material måste ha exceptionella egenskaper som hög röntgendämpning, effektiv scintillation, snabbt ljusförfall och robust hållbarhet.
Bland dem har bly-halidbaserade perovskiter framträtt som en övertygande utmanare på grund av deras anmärkningsvärda luminescenseffektivitet, överlägsna röntgendämpningsförmåga och korta fluorescenslivslängder. Deras tillämpning i scintillationsfältet hindras dock av toxiciteten hos tungmetallbly (Pb), lågt fotonutbyte orsakat av självabsorptionseffekter och dålig röntgenbestrålningsstabilitet.
Bryter barriärer: Blyfria anti-perovskite nanokristaller
För att övervinna dessa utmaningar har forskare sökt lösningar inom blyfria nolldimensionella (0D) metallhalider, såsom koppar-, silver-, zirkonium- och manganbaserade halogenider. Dessa spännande alternativ har visat sig lovande som effektiva scintillatorer för röntgendetektion och bildåtergivning, med höga fotonutbyten, olika sammansättnings- och strukturalternativ och en unik luminescensmekanism känd som självfångade excitoner (STE).
Emellertid ligger ett stort hinder i tillverkningen av dessa metallhalider som tunna filmer eller wafers, vilket resulterar i undermålig bildupplösning på grund av ljusspridning orsakad av stora partiklar och kristallgränser. Dessutom står blyfria 0D-metallhalider inför utmaningar relaterade till dålig stabilitet, särskilt i varma och fuktiga miljöer.
I ett häpnadsväckande genombrott som rapporterats i tidskriften Advanced Photonics har forskare från South China University of Technology utvecklat ett banbrytande tillvägagångssätt som revolutionerar röntgenbilder. De har åstadkommit högupplösta och ultrastabila röntgenbilder även under krävande förhållanden med hög temperatur och luftfuktighet. Nyckeln till deras framgång ligger i blyfria Cs3MnBr5 anti-perovskite nanokristaller inbäddade i en glasmatris.
Till skillnad från traditionella perovskitmaterial har antiperovskiter en distinkt struktur representerad som [MX4]XA3 [A = alkalimetall; M = övergångsmetall; och X = klor (Cl), brom (Br) och jod (I)]. Denna unika konfiguration har ett luminescenscentrum, [MX4]2-tetraedern, inbäddat i ett tredimensionellt (3D) XA6 oktaedriskt anti-perovskitskelett. Denna struktur minskar avsevärt interaktionen av luminescenscentrum, främjar förbättrade rumsliga inneslutningseffekter och ger i slutändan hög kvanteffektivitet och luminescensstabilitet.
Genom processen med in-situ kristallisering under glödgning, integreras Mn2+-joner sömlöst i glasmatrisen, vilket ger upphov till avstämbara luminescensfärger som sträcker sig från rött till grönt, som dikteras av glödgningsschemat. Dessutom uppvisar det Cs3MnBr5 nanokristallinbäddade glaset oöverträffad röntgenbestrålningsstabilitet, termisk stabilitet och vattenbeständighet. Anmärkningsvärt nog har den också en exceptionell röntgendetektionsgräns på 767 nanograys per sekund, en imponerande röntgenbildsupplösning på 19.1 linjepar per millimeter och enastående röntgendosbestrålningsstabilitet på 5.775 milligrå per sekund.
Detta banbrytande arbete presenterar ett spännande nytt schema som utnyttjar potentialen hos transparenta glasartade kompositer som innehåller blyfria anti-perovskithalogenid nanokristaller för högupplösta och ultrastabila röntgenavbildningstillämpningar. Resultaten av denna forskning skulle kunna fungera som en katalysator och stimulera ytterligare utforskning och utveckling av nya metallhalogenider mot perovskitmaterial. I slutändan banar denna upptäckt vägen för den framtida utvecklingen av nästa generations röntgenbilder, som lovar transformativa framsteg inom området för röntgendiagnostik och bildbehandling.
Relaterade länkar
South China University of Technology
Datorchipsarkitektur, teknik och tillverkning
Nanoteknologinyheter från SpaceMart.com
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Platoesg. Fordon / elbilar, Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
- BlockOffsets. Modernisera miljökompensation ägande. Tillgång här.
- Källa: https://www.spacedaily.com/reports/High_resolution_ultrastable_X_ray_imaging_usng_lead_free_anti_perovskite_nanocrystals_999.html
