NUS phát triển máy phát sáng tinh thể nano perovskite để phát hiện proton đơn chính xác

bởi Simon Mansfield

Sydney, Úc (SPX) ngày 02 tháng 2024 năm XNUMX

Trong một bước tiến đáng kể về công nghệ phát hiện bức xạ hạt, các nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã giới thiệu một máy phát hiện nhấp nháy mỏng truyền qua cải tiến được chế tạo từ các tinh thể nano perovskite. Thiết bị mới này được thiết kế để theo dõi và đếm các proton đơn lẻ trong thời gian thực, đánh dấu một tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực phát hiện hạt.

Trọng tâm của bước đột phá này là độ nhạy đặc biệt của thiết bị nhấp nháy, nhờ vào sự phát xạ bức xạ biexcitonic được tạo ra thông qua sự đảo ngược do proton gây ra và sự ion hóa do va chạm. Sự đổi mới công nghệ này sẵn sàng cách mạng hóa một loạt lĩnh vực khoa học và công nghệ, bao gồm vật lý cơ bản, công nghệ lượng tử, khám phá không gian sâu và đặc biệt là liệu pháp điều trị ung thư bằng proton.

Nhiệm vụ kiểm soát liều lượng chính xác trong liệu pháp proton đã thúc đẩy nghiên cứu sâu rộng về máy dò proton tiên tiến. Sự phát triển của nhóm NUS nổi bật nhờ giải quyết được một thách thức quan trọng trong lĩnh vực này: nhu cầu chiếu xạ proton theo thời gian thực với độ chính xác đếm từng proton. Không giống như các máy dò hạt truyền thống vốn bị cản trở bởi kích thước cồng kềnh hoặc độ nhạy không đủ, máy phát hiện nhấp nháy do NUS phát triển kết hợp cấu trúc siêu mỏng với độ nhạy vô song.

Được dẫn dắt bởi Giáo sư Liu Xiaogang từ Khoa Hóa học NUS và Phó giáo sư Andrew Bettiol từ Khoa Vật lý NUS, nhóm nghiên cứu đã trình diễn một máy nhấp nháy truyền qua màng mỏng vượt trội đáng kể so với các giải pháp hiện có. Với hiệu suất ánh sáng xấp xỉ gấp đôi so với các máy nhấp nháy màng mỏng nhựa BC-400 có bán trên thị trường và lớn hơn mười lần so với các máy nhấp nháy khối thông thường như tinh thể LYSO:Ce, BGO và YAG:Ce, cải tiến này thể hiện một bước tiến lớn trong việc phát hiện và hình ảnh của các proton đơn lẻ.

Máy nhấp nháy, với độ dày chỉ khoảng 5 um, đạt được giới hạn phát hiện là 7 proton mỗi giây - độ nhạy thấp hơn vài bậc so với tốc độ đếm được coi là phù hợp về mặt lâm sàng. Khả năng này rất quan trọng đối với các ứng dụng mà việc phát hiện và chụp ảnh chính xác là điều tối quan trọng.

Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã đưa ra một lý thuyết mới liên quan đến cơ chế nhấp nháy do proton gây ra trong các tinh thể nano CsPbBr3, cung cấp những hiểu biết sâu sắc quan trọng về các quá trình cơ bản làm cơ sở cho quá trình nhấp nháy proton. Sự hiểu biết này là công cụ để khai thác toàn bộ tiềm năng của tinh thể nano perovskite trong việc phát hiện bức xạ hạt.

Bằng cách sử dụng độ nhạy nâng cao và thời gian phản hồi nhanh (~336 ps) của các máy phát sáng này, các nhà nghiên cứu đã chứng minh tiện ích của chúng trong các ứng dụng từ dò proton đơn và chiếu xạ theo khuôn mẫu thời gian thực đến chụp ảnh proton siêu phân giải. Thật ấn tượng, nghiên cứu đã đạt được độ phân giải không gian dưới 40nm để chụp ảnh proton, báo trước những khả năng mới về đặc tính vật liệu, hình ảnh y tế và nghiên cứu khoa học.

Giáo sư Liu nhấn mạnh tác động biến đổi trong công trình của họ, lưu ý: “Bước đột phá được trình bày trong công trình này sẽ thu hút sự quan tâm đáng kể của cộng đồng phát hiện bức xạ hạt, cung cấp cả những hiểu biết cơ bản về cơ chế mới của sự nhấp nháy proton và những tiến bộ kỹ thuật trong độ nhạy phát hiện ion đơn mang tính đột phá”. sử dụng chất nhấp nháy truyền proton siêu mỏng. Đặc biệt, các máy phát sáng tinh thể nano CsPbBr3 này hứa hẹn mang lại nhiều hứa hẹn về công nghệ phát hiện tiên tiến trong liệu pháp proton và chụp X quang proton.”

Được công bố trên tạp chí Nature Materials, nghiên cứu này không chỉ góp phần thúc đẩy sự tiến bộ của công nghệ phát hiện mà còn nhấn mạnh tiềm năng của tinh thể nano perovskite trong việc cách mạng hóa lĩnh vực này. Khi cộng đồng khoa học tiếp tục khám phá các ứng dụng của công nghệ mới này, những phát hiện từ nhóm NUS đưa ra một con đường đầy hứa hẹn hướng tới việc cải thiện chẩn đoán, trị liệu và hiểu biết về vật lý hạt.

Báo cáo nghiên cứu:Đếm proton đơn thời gian thực bằng máy phát sáng tinh thể nano perovskite truyền qua

Liên kết liên quan

Đại học Quốc gia Singapore

Tất cả về năng lượng mặt trời tại SolarDaily.com

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.solardaily.com/reports/NUS_develops_perovskite_nanocrystal_scintillators_for_precise_single_proton_detection_999.html